一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校核方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校核方法，包括以下主要步驟：讀入葉輪子午面基本參數(shù)；選定子午面二維坐標系，并計算hub及shroud曲線進出口點坐標；根據(jù)已知參數(shù)，采用廣義橢圓方程，給定初始方程指數(shù)值，求解hub及shroud曲線方程；求解曲線從進口到出口段弧長，將曲線弧長N等分，由曲線方程求得等分點的坐標，從而計算出等流線位置處的通流面積，以流線位置為橫坐標，該流線位置處的通流面積為縱坐標作圖；判斷流道是否滿足要求，若是，則輸出子午面hub及shroud曲線的點坐標；若否，則調(diào)整曲線方程指數(shù)ph和qh或ps和qs重新計算；本發(fā)明所提出的方法設計過程更加簡便、快速，校核流道光順變化的依據(jù)更加直觀可靠，并且有利于后續(xù)葉輪的加工制造。
【專利說明】一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校核方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及透平機械葉輪子午面的設計，特別是涉及一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校核方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪是透平機械的主要通流部分，其性能對整機性能有著決定性作用，子午面型線直接影響葉輪內(nèi)部的流動結(jié)構(gòu)，在徑軸流式透平膨脹機中，傳統(tǒng)采用的方法是將子午面曲線看成由圓弧及直線段組成，在經(jīng)驗數(shù)據(jù)的基礎上，估取圓弧半徑，構(gòu)建子午面，然后將子午面流道用繪圖軟件展開后用一系列包絡圓校核，逐步修正為光順變化的流道。這樣的幾何造型法，有三方面的缺點:一是傳統(tǒng)設計方法是繪圖試湊法，若包絡圓有一個不能滿足光順的條件，則需修改流道形狀，從進口重新開始作包絡圓進行校核，或是在出現(xiàn)大量候選葉輪時，則需要對這些葉輪子午面逐一進行設計及包絡圓校核，這使工作量比較大；二是傳統(tǒng)設計方法中的校核將流道展開后包絡圓兩側(cè)的切線是否接近直線作為光順變化的依據(jù)，這種方法局限在二維判斷上，并未計算出三維下流道的通流面積，判斷依據(jù)沒有足夠的說服力；三是傳統(tǒng)設計與校核方法需要借助繪圖來實現(xiàn)，沒有數(shù)字化，不便于整體葉輪三維成型與加工及流道數(shù)值模擬等后續(xù)工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校 核方法，本方法利用編程根據(jù)子午面基本參數(shù)計算子午面流道型線的數(shù)學表達式并計算出通流面積隨流線位置的變化趨勢，其特征在于一是通過編程將子午面型線用數(shù)學式來表達，設計過程更加簡便、快速，并且能夠很快地得出子午面某一基本參數(shù)改變時子午面型線的變化；二是通過計算三維下流道通流面積來校核流道是否光順變化，更加直接與具有說服力；三是將子午面設計及校核數(shù)字化，方便整體葉輪三維成型與加工及流道數(shù)值模擬等后續(xù)工作。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校核方法，包括如下步驟:
[0006]說明:下述“下標I”表示進口，“下標2”表示出口，“下標h”表示hub曲線，即輪盤基線，“下標s”表示shixnid曲線，即輪蓋基線或葉頂線；
[0007]步驟1、讀入葉輪子午面基本參數(shù):進口直SD1、葉高L1、出口外徑D' 2以及出口內(nèi)徑D" 2，軸向總寬度Bt，hub曲線進出口圓錐角β1--及P2h (輪盤基線上某一點出切線與軸線的夾角)，shroud曲線進出口圓椎角Pls及Pes (輪蓋基線或葉頂線上某一點出切線與軸線的夾角)；
[0008]步驟2、選定子午面二維坐標系，以葉輪軸線且逆氣流方向為Z軸正向，垂直軸線且從葉根到葉頂方向為R軸正向，以葉輪子午面出口線段延長線與Z軸交點為原點，則葉輪子午面hub及shroud曲線進出口點坐標分別為:[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種徑軸流式透平膨脹機葉輪子午面型線設計及校核方法，其特征在于:包括如下步驟: 說明:下述“下標I”表示進口，“下標2”表示出口，“下標h”表示hub曲線，即輪盤基線，“下標s”表示shroud曲線，即輪蓋基線或葉頂線； 步驟1、讀入葉輪子午面基本參數(shù):進口直SD1、葉高L1、出口外徑Di 2以及出口內(nèi)徑D" 2，軸向總寬度Bt，hub曲線進出口圓錐角β lh及β 2h, shroud曲線進出口圓椎角β ls及^ 2s ; 步驟2、選定子午面二維坐標系，以葉輪軸線且逆氣流方向為Z軸正向，垂直軸線且從葉根到葉頂方向為R軸正向，以葉輪子午面出口線段延長線與Z軸交點為原點，zlh、Zls, z2h和Z2s分別為葉輪子午面hub及shroud曲線的進出口坐標，其表達式為:
【文檔編號】G06F17/50GK103870626SQ201310658968
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】侯予, 孫皖, 牛璐, 劉景武, 趙問銀 申請人:西安交通大學