[发明专利]一种跨声速压气机平面叶栅激波控制的设计方法

权利要求书

1.一种跨声速压气机平面叶栅激波控制的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、确认鼓包位置：首先对原始跨声速压气机平面叶栅进行数值模拟分析，得到原始强激波在叶片吸力面上的入射位置，通过激波产生的位置确定鼓包在叶片上的安装范围，所述安装范围包括设定鼓包的起始点、最高点和结束点，所述起始点的位置可在-0.5～0.5mm范围内进行调整，通过所述安装范围可得到鼓包的长度参数，所述鼓包的长度参数包括鼓包起始点到鼓包最高点的长度距离C和鼓包的总长度L；通过数值模拟分析附面层厚度来确定鼓包的高度H，所述鼓包的高度H小于附面层厚度，所述鼓包的高度H可在-0.01～0.01mm范围内进行调整；所述鼓包的长度参数与鼓包的高度参数可构成不同参数组合；

步骤二、将得出的鼓包的不同参数组合代入鼓包造型公式，在叶片的吸力面上添加激波控制鼓包，对不同参数组合的鼓包进行数值模拟分析，通过压力、马赫数和总压损失系数来分析激波系结构和减阻效果，进而比较不同参数组合的鼓包对于叶栅槽道内流动的改善效果，确定一个最佳参数组合的鼓包；

步骤三、在叶栅型线的点文件中先将吸力面中鼓包起始点和结束点之间的原始型线点数据去除，删除位于鼓包起始点和结束点之间的原始吸力面型线，选取鼓包造型公式，将步骤二中得到的最佳参数组合代入公式中，利用编程工具，重新计算出一条吸力面上鼓包位置的点数据文件并重新组成新的鼓包型线，所述鼓包型线为位于鼓包起始点和结束点之间的吸力面局部型线，再将重新得到的吸力面局部型线与未删除的剩余原始吸力面型线组合，可得到一个新的吸力面，再将新的吸力面与叶片的压力面重新组成一个新的平面叶栅，从而可得到一个效果较好的带鼓包的平面叶栅。

2.如权利要求1所述的跨声速压气机平面叶栅激波控制的设计方法，其特征在于，所述原始激波入射在鼓包起始点和最高点之间。

3.如权利要求1所述的跨声速压气机平面叶栅激波控制的设计方法，其特征在于，所述鼓包起始点与鼓包结束点的距离L为鼓包起始点与鼓包最高点的距离C的2.5倍，鼓包最高点与鼓包结束点的距离为鼓包起始点与鼓包最高点的距离C的1.5倍。

4.如权利要求1所述的跨声速压气机平面叶栅激波控制的设计方法，其特征在于，所述鼓包造型公式可以采用如下方案：

采用Hicks-henne方程来进行鼓包造型，在叶片的吸力面进行鼓包造型，所述Hicks-henne方程的表达式为：

f_B(x)＝H(sin(πx^m))^t,0≤x≤1

其中，H为鼓包的高度，t为斜率控制参数，x为无因次长度，L为鼓包的总长度，m为鼓包的不对称参数，C为鼓包起始点到鼓包最高点的长度距离。

5.如权利要求1所述的跨声速压气机平面叶栅激波控制的设计方法，其特征在于，所述鼓包造型公式还可采用如下方案：

所述鼓包造型采用Bezier曲线形成，其公式为：

B(t)＝P₀(1-t)ⁿ+3P₁t¹(1-t)^n-1+3P₂t²(1-t)^n-2+…+P_ntⁿ

其中，P_i为曲线的控制点，B_i,n(t)为B样条基函数，t为无因次长度，n为B样条曲线的阶数，B样条曲线由P₀～P_n相连接而成。