[发明专利]一种仿生压气机叶栅造型方法

说明书

本公开提供了一种仿生压气机叶栅造型方法，包括以下步骤：步骤1，根据需求选取基础叶栅，根据需求工况选择基础叶型，并沿叶高方向进行积叠；步骤2，根据仿生结构外形线确定扫掠引导线，并以所述扫掠引导线的结构高度h、结构长度s为参数绘制参数化规律曲线；步骤3，以基础叶栅的前缘段或尾缘段横截面形状曲线作为特征曲线，将特征曲线沿步骤2生成的规律曲线进行扫掠，生成特征面；步骤4，以步骤3生成的特征面为工具，对原型叶珊进行修剪，得到具有仿生结构的叶栅。本公开的方法基于扫掠和参数化变量。可高效稳定的生成光滑过渡的仿生压气机叶栅模型，适用于软件模型建模和真实加工数控模型，为新型仿生压气机叶栅设计造型提供支撑。

技术领域

本公开涉及叶栅造型方法，尤其涉及一种仿生压气机叶栅造型方法。

背景技术

风扇/压气机吸力面分离和转静子尾迹的控制对效率提升、噪声降低起着重要的作用。传统的叶型设计技术和流动控制技术相对进入瓶颈期，亟需新方法的引入来实现更进一步的性能提升。

研究发现，自然界中仿生结构具有减阻、扩稳、延缓失速、降噪等诸多优点。如何将仿生结构加载于平面叶栅之上，保证局部连续、曲率连续，是进行高效率、低噪声的仿生叶栅设计和优化工作的基础。

发明内容

本公开提供了一种仿生压气机叶栅造型方法，该方法基于扫掠和参数化变量。可高效稳定的生成光滑过渡的仿生压气机叶栅模型，适用于软件模型建模和真实加工数控模型，为新型仿生压气机叶栅设计造型提供支撑。

本公开的技术方案是这样实现的：

一种仿生压气机叶栅造型方法，包括以下步骤：

步骤1，根据需求选取基础叶栅，根据需求工况选择基础叶型，并沿叶型的叶高方向进行积叠；

步骤2，根据仿生结构外形线确定扫掠引导线，并以所述扫掠引导线的结构高度h、结构长度s为参数绘制参数化规律曲线；

步骤3，以基础叶栅的前缘段或尾缘段横截面形状曲线作为特征曲线，将特征曲线沿步骤2生成的规律曲线进行扫掠，生成特征面；

步骤4，以步骤3生成的特征面为工具，对原型叶珊进行修剪，得到具有仿生结构的叶栅。

进一步地，在步骤2中，所述仿生结构为仿生前缘结构，所述规律曲线的绘制方法为：以叶栅一端前缘中心为原点，以叶型中弧线切线和叶高方向为坐标轴绘制规律曲线，然后对所述规律曲线进行平移h/2操作，使得叶栅前缘和所述规律曲线波峰恰好相切。

进一步地，在步骤2中，所述仿生结构为仿生尾缘结构，所述规律曲线的绘制方法为：以叶栅一端尾缘中心为原点，以叶型中弧线切线和叶高方向为坐标轴绘制规律曲线，然后对所述规律曲线进行平移h/2操作使得叶栅尾缘和所述规律曲线波峰恰好相切。

进一步地，所述仿生结构为仿生前缘结构时，所述规律曲线满足表达式：

其中，z为叶片展向方向坐标。

进一步地，所述仿生结构为仿生尾缘结构时，所述规律曲线简化为若干连续光滑的等边三角形构成的曲线，结构高度h为三角形的高，结构长度s为三角形的底边长度。

进一步地，在步骤3中，当仿生结构为仿生前缘结构时，以基础叶栅的前缘段曲横截面形状曲线为特征曲线；将该特征曲线作为仿生波状前缘的截面形状；并使得所述特征曲线两端与相连的叶型曲线保持二阶连续。

进一步地，在步骤3中，当仿生结构为仿生尾缘结构时，以基础叶栅的尾缘段曲横截面形状曲线为特征曲线；将该特征曲线作为仿生锯齿尾缘的截面形状；并使得所述特征曲线两端与相连的叶型曲线保持二阶连续。

进一步地，所述规律曲线可作为建模中扫掠的引导线或者加工中刀具沿叶栅的叶高方向的轨迹线。