[发明专利]流道面优化设计方法、流道型面、可调导叶设计方法和导叶

说明书

一种流道面优化设计方法、流道型面、可调导叶设计方法和导叶，基于初始流道面，通过切割设计角度下的可调导叶叶片获得导叶上叶顶或下叶顶位置的前缘点和尾缘点的坐标，再获取可调导叶角度调节过程中前缘点和尾缘点的移动轨迹，基于移动轨迹，获得可调导叶的的流道轮廓；将上述进口位置流道轮廓与出口位置的流道经修型光顺后，连接形成优化流道；基于优化后流道切割不同安装角状态的可调导叶生成优化的的可调导叶叶顶型面及导叶本身。本公开中获得设计角度下叶顶径向间隙明显减小的可调导叶及其对应的流道，有效控制了可调导叶间隙泄漏，抑制了可调导叶间隙泄漏流及其对叶片通道三维流场的影响，降低了可调导叶流动损失。

技术领域

本公开属于流体动力设备技术领域，具体涉及一种流道面优化设计方法、流道型面、可调导叶设计方法和导叶。

背景技术

可调导叶是指可通过绕自身旋轴转动来调节安装角度的导流叶片。在可调导叶叶顶型面设计时，需要确保在其角度调节范围内各个角度下均具有一定的叶顶间隙。

目前常用的可调导叶叶顶型面生成方法，在可调导叶角度调节范围内选取数个角度状态，通过常规设计的流道面向流道内部偏置后形成的切割面，对可调导叶叶顶进行切割。对于可调导叶上叶顶，随着导叶角度关小幅度越大，对导叶的切割量会越大。此时，当可调导叶回到设计角度时，会出现较大的上叶顶径向间隙，特别是高压比多级压气机进口可调导叶关小角度达到60°，通常会在可调导叶上上叶顶进气边和出气边形成3.0mm左右的径向间隙，远大于其它叶排0.2～0.5mm的径向间隙。从而使得导叶上叶顶间隙泄漏显著增加，导致导叶流动损失增加，影响整机性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开的目在于提供一种能够减小可调导叶叶顶间隙，实现对叶顶间隙泄漏的有效控制，从而降低可调导叶流动损失的流道面优化设计方法、流道型面、可调导叶设计方法和导叶。

为了实现本公开的目的，本公开所采用的技术方案如下：

一种流道面优化设计方法，流道面用于配合可调导叶叶顶型面，包括以下步骤：

基于初始流道面切割设计角度下的可调导叶叶片，获得所述可调导叶上叶顶前缘点和尾缘点的坐标，或获得可调导叶下叶顶前缘点和尾缘点的坐标；

根据所述可调导叶的角度调节范围，逐步调节所述可调导叶的安装角从初始位置至最大调节角度位置，获取所述可调导叶角度调节过程中所述前缘点的移动轨迹和所述尾缘点的移动轨迹；

基于所述前缘点的移动轨迹，获得所述可调导叶的进口位置的流道轮廓；基于所述尾缘点的移动轨迹，获得所述可调导叶的出口位置的流道轮廓；

将可调导叶的进口位置的流道轮廓与可调导叶的出口位置的流道光顺连接后形成所述可调导叶对应的优化流道面。

可选地，当前缘点和尾缘点处于所述可调导叶的上叶顶位置时，所述初始流道面和优化流道面均是机匣上与可调导叶配合的表面；

当前缘点和尾缘点处于所述可调导叶的下叶顶位置时，所述初始流道面和优化流道面均是轮毂上与可调导叶配合的表面。

可选地，所述基于所述前缘点的移动轨迹，获得所述可调导叶的进口位置的流道轮廓，包括：

将所述前缘点的移动轨迹转换到X-R坐标系作为可调导叶的进口位置的流道轮廓；

所述基于所述尾缘点的移动轨迹，获得所述可调导叶的出口位置的流道轮廓，包括：

将所述尾缘点的移动轨迹转换到X-R坐标系作为可调导叶的出口位置的流道轮廓；

所述进口位置的流道轮廓和所述出口位置的流道轮廓均包括流道轴线坐标和流道半径。

可选地，所述将可调导叶的进口位置的流道轮廓与可调导叶的出口位置的流道光顺连接后形成所述可调导叶对应的优化流道面，包括：