一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)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(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)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(biāo)系,并計(jì)算hub及shroud曲線進(jìn)出口點(diǎn)坐標(biāo);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(jìn)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(diǎn)的坐標(biāo),從而計(jì)算出等流線位置處的通流面積,以流線位置為橫坐標(biāo),該流線位置處的通流面積為縱坐標(biāo)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(diǎn)坐標(biāo);若否,則調(diào)整曲線方程指數(shù)ph和qh或ps和qs重新計(jì)算;本發(fā)明所提出的方法設(shè)計(jì)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(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透平機(jī)械葉輪子午面的設(shè)計(jì),特別是涉及一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪是透平機(jī)械的主要通流部分,其性能對整機(jī)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(dòng)結(jié)構(gòu),在徑軸流式透平膨脹機(jī)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(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)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(luò)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(diǎn):一是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是繪圖試湊法,若包絡(luò)圓有一個(gè)不能滿足光順的條件,則需修改流道形狀,從進(jìn)口重新開始作包絡(luò)圓進(jìn)行校核,或是在出現(xiàn)大量候選葉輪時(shí),則需要對這些葉輪子午面逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)及包絡(luò)圓校核,這使工作量比較大;二是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的校核將流道展開后包絡(luò)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(jì)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(shè)計(jì)與校核方法需要借助繪圖來實(shí)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(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校 核方法,本方法利用編程根據(jù)子午面基本參數(shù)計(jì)算子午面流道型線的數(shù)學(xué)表達(dá)式并計(jì)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(xué)式來表達(dá),設(shè)計(jì)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(shí)子午面型線的變化;二是通過計(jì)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(shè)計(jì)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(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法,包括如下步驟:
[0006]說明:下述“下標(biāo)I”表示進(jìn)口,“下標(biāo)2”表示出口,“下標(biāo)h”表示hub曲線,即輪盤基線,“下標(biāo)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(jìn)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(jìn)出口圓錐角β1--及P2h (輪盤基線上某一點(diǎn)出切線與軸線的夾角),shroud曲線進(jìn)出口圓椎角Pls及Pes (輪蓋基線或葉頂線上某一點(diǎn)出切線與軸線的夾角);
[0008]步驟2、選定子午面二維坐標(biāo)系,以葉輪軸線且逆氣流方向?yàn)閆軸正向,垂直軸線且從葉根到葉頂方向?yàn)镽軸正向,以葉輪子午面出口線段延長線與Z軸交點(diǎn)為原點(diǎn),則葉輪子午面hub及shroud曲線進(jìn)出口點(diǎn)坐標(biāo)分別為:[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法,其特征在于:包括如下步驟: 說明:下述“下標(biāo)I”表示進(jìn)口,“下標(biāo)2”表示出口,“下標(biāo)h”表示hub曲線,即輪盤基線,“下標(biāo)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(jìn)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(jìn)出口圓錐角β lh及β 2h, shroud曲線進(jìn)出口圓椎角β ls及^ 2s ; 步驟2、選定子午面二維坐標(biāo)系,以葉輪軸線且逆氣流方向?yàn)閆軸正向,垂直軸線且從葉根到葉頂方向?yàn)镽軸正向,以葉輪子午面出口線段延長線與Z軸交點(diǎn)為原點(diǎn),zlh、Zls, z2h和Z2s分別為葉輪子午面hub及shroud曲線的進(jìn)出口坐標(biāo),其表達(dá)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(xué)