一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构及设计方法
专利汇可以提供一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构及设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于提高 压气机 喘振裕度 的导流 叶片 结构，包括叶片头部、叶身和衬套；叶片头部与叶身通过 焊接 形成空心叶片主体；空心叶片主体的两端设置有连接轴，连接轴外均设置有衬套。本 发明 设计的导流叶片达到了压气机改型结构简单，使用和维护便捷，省 力 省时，可靠性较高，成本较低，具有设计过程简单、可参数化设计、叶身型面光顺、设计叶片 精度 高等优点，可实现资源共享和数字化制造，大幅度地缩短设计和制造周期，加快研制 进程 ，提高生产效率，可应用于航空 发动机 及地面 燃气轮机 用更多种类叶片的设计中，对航空发动机压气机叶片类似结构的设计具有一定的可借鉴作用。，下面是一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构及设计方法专利的具体信息内容。
1.一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构，其特征在于，包括叶片头部(1)、叶身(4)和衬套(5)；叶片头部(1)与叶身(4)通过焊接形成空心叶片主体。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构，其特征在于，空心叶片主体的两端均固定设置有连接轴，连接轴外均套设有衬套(5)。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构，其特征在于，连接轴和衬套(5)通过销钉(2)连接。
4.一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，基于权利要求1和2中任意一项所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构，包括以下步骤：
步骤1，初始叶型参数化；
步骤2，对压气机前机匣导流叶片与1级转子叶片的速度分布进行了数值模拟、计算分析，通过对在设定转速下，近喘振点附近的流场分析，观察在99.9％和98.7％叶高处相对速度矢量图，得到叶顶通道内气流流动形式，观察顶通道内气流流动形式，处理导流叶片；
步骤3，计算软件对导流叶片静强度计算分析和叶片型面偏差值公差范围，确定叶片型面与叶片空腔受强度限制最小厚度目标函数的约束；同时运用NUMECA软件计算压气机最佳攻角变化范围和发动机试验情况确定叶片的优化模式及37.3％叶展部分叶型为优化区间，导流叶片0-0、Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面叶型弯角角度值分别为1.75°、1.48°、0.98°、0.49°；
步骤4，采用三段二次曲线形成新设计叶片的中弧线，根据实际导流叶片弯角情况和可变弯度导流叶片的中弧线变化机理，按照0-0截面设计叶型数据建立数学模型和叶型的前缘角、后缘角、前缘小圆半径、后缘小圆半径、弦长、安装角、最大厚度及位置、叶型最大挠度及位置参数进行参数化，由二次曲线作出一条原始中弧线和一条弯角1.75°后的叶型中弧线，以两个叶型中弧线的交点A为分界点，叶片前缘到A点的叶型中弧线取原始中弧线，叶片后缘到A点的叶型中弧线取弯角1.75°后的叶型中弧线；在两个叶型中弧线之间采用二次曲线圆弧光顺处理；通过圆弧与原设计叶型的中弧线和弯角1.75°后的叶型中弧线进行拟合就形成了新设计叶片的中弧线；新设计叶片中弧线和叠加厚度分布实现二维叶型造型，确定叶型型面；
步骤5，确定叶型的前缘角、后缘角、前缘小圆半径、后缘小圆半径、弦长、安装角、最大厚度及位置、叶型最大挠度及位置；由叶型弦长、前后缘角、最大挠度求出叶身进、排气边的内切圆；优化边缘半径或型线，使型面精确和光顺；同理可确定Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面新叶型，完成对导流叶片主体叶型优化设计。
5.根据权利要求3所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，步骤1中，将叶型的前缘角、后缘角、前缘小圆半径、后缘小圆半径、弦长、安装角、最大厚度及位置、叶型最大挠度及位置作为设计参数。
6.根据权利要求3所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，步骤2中，数值模拟和计算分析的工具为NUMECA软件。
7.根据权利要求3所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，步骤2中，设定转速为3500rpm。
8.根据权利要求3所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，步骤2中，若通道内气流方向朝着叶片吸力面的偏置程度增大，同时这部分气流区域范围也变大且起始位置更靠近叶片前缘，则将导流叶片进行弯角处理。
9.根据权利要求3所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，步骤3中，使用商用有限元计算软件ANSYS的WORKBENCH模块进行计算。
10.根据权利要求3所述的一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构的设计方法，其特征在于，步骤1中，初始叶型参数化包括以下步骤：
(1)首先根据原始叶片零件叶身型面点的坐标值，建立叶身型面线的数学模型；
(2)根据该数学模型和给定叶型的参数进行参数化；而优化过程中叶型修改采用对初始叶型型线叠加修改量的方法进行。
一种用于提高压气机喘振裕度的导流叶片结构及设计方法
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