[发明专利]一种压气机中介机匣端壁型线造型方法

权利要求书

1.一种压气机中介机匣端壁型线造型方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据压气机中介机匣几何设计参数来构建端壁型线，其中几何设计参数包括：机匣进口点的Z向无量纲坐标Z₆、R向无量纲坐标R₆及机匣进口几何角，机匣出口点的Z向无量纲坐标Z₈、R向无量纲坐标R₈及机匣出口几何角，轮毂进口点的Z向无量纲坐标Z₉、R向无量纲坐标R₉及轮毂进口几何角，轮毂出口点的Z向无量纲坐标Z₁₁、R向无量纲坐标R₁₁及轮毂出口几何角；其中Z向为轴向，R向为径向；

步骤2：通过机匣进口点、机匣出口点，轮毂进口点、轮毂出口点这四个固定控制点定位机匣自由控制点、轮毂自由控制点的基准流向位置：

机匣自由控制点的基础Z向、R向坐标为：

轮毂自由控制点的基础Z向、R向坐标为：

其中m_ratio为自由控制点流线位置比；

步骤3：计算端壁型线进出口平均高度H_aver：

步骤4：计算机匣自由控制点和轮毂自由控制点向内、外两侧移动的取值范围：

机匣自由控制点取值范围为：

轮毂自由控制点取值范围为：

其中下标in、ex分别表示内、外两侧的移动方向，θ_shroud为机匣型线进出口的轴向偏角：θ_hub为轮毂型线进出口的轴向偏角：

步骤5：通过随机函数调控自由控制点的移动位置，求取相应位置上自由控制点的Z、R向坐标：

机匣自由控制点的Z、R向坐标：

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轮毂自由控制点的Z、R向坐标：

其中free_val_shroud、free_val_hub为通过随机函数生成的[0,1]区间内的系数；

步骤6：求解NURBS曲线方程：

建立Z、R分方向上3次NURBS有理表达式如下所示：

将机匣上已知的固定控制点和自由控制点赋以新的编号：(Z₆，R₆)→(Z⁰，R⁰)，(Z₇，R₇)→(Z¹，R¹)，(Z₈，R₈)→(Z²，R²)带入方程左侧，求解其右侧待求的共5个曲线离散点(z^j，r^j)；其中，t_i+3表示一组已知控制点的切向量T＝[t₀,t₁,…,t_2+2k]的分量，其计算表达式为：

B样条基函数B_j,k(t_i+3)由德布尔-考克斯递推公式递推而来：

通过切向量T＝[t₀,t₁,…,t_2+2k]的取值表示出基函数B_j,k(t_i+3)，带入上述3次NURBS表达式，建立3个线性方程，并且补充两个边界条件使方程组封闭；通过求解该线性方程组右端的5个未知离散点坐标，唯一确定了自由控制点7在某一随机位置处对应的机匣NURBS曲线；

同样地，将轮毂固定控制点9、11和轮毂自由控制点10，以及5个待求解的未知轮毂型线离散点代入k次NURBS有理表达式，得到自由控制点10在其约束范围内某一随机位置处，所对应的5个轮毂型线离散点的Z向坐标、R向坐标，形成NURBS曲线所拟合成的轮毂端壁型线；

步骤7：循环步骤1～步骤6，得到不同移动位置的机匣自由控制点和轮毂自由控制点对应形成的、NURBS曲线所拟合的多条轮毂和机匣端壁型线，形成端壁几何型线样本空间；

步骤8：进行二维CFD数值计算，求解端壁几何型线样本空间内任意二维型线构成的中介机匣流场，在计算的总压损失系数域内选取最小值，得到对应的最佳型线值，完成中介机匣二维端壁造型。

2.根据权利要求1所述一种压气机中介机匣端壁型线造型方法，其特征在于：m_ratio为0.5。