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背载型叶片三维架构构造流程

液力缓速器新型背载叶片三维设计方法的构造流程,将贝赛尔曲线对单元叶片的背面曲线形状和腹面曲线的构造作为整个设计流程的开始,随后进行旋转和缩放的程序将单元叶片背面曲线获得实际的叶片构造,同时,将叶片的厚度施加到叶片的骨线上,然后可以构造出叶片的二维型线,再通过常用的保形变换法,将叶片的二维型线映射到三维空间中形成叶片的三维曲线,最终实现叶片三维实体的构造。

 

三维叶片堆叠成型的方法有直纹面叶片和非直纹面叶片,非直纹面叶片需要生成多层叶片曲线构造外层的三维曲线,然后再进行堆叠成型,与非直纹面叶片相比直纹面叶片具有更多优点。本文采用直纹叶片,通过对两条空间曲线进行线性插值,叶片的内环和外环曲线就可以进行叶片的实体构造。直纹面具有表达形式简洁、造型简单、加工工艺性好的特点,能够保证叶片的良好加工工艺性,其堆叠线为一条直线,能够符合液力缓速器叶片成型的要求。

 

南方水泵建模的设计方法对液力缓速器进行叶片型线的描述,具有较高的精确度和灵活性。并且容易保证叶片曲线精确度、设计合理性及叶片的工艺性。为了提高叶片造型的适应性,本文采用一条贝塞尔曲线构造叶片背面,一条几何建模曲线构造叶片腹面。通过合理组织叶片流道内压力梯度沿叶片的分布,从而降低端部损失(二次流损失和漏气损失)来提高效率,削弱或消除回流和二次流的影响。

 

“弯叶片”方法已被广泛应用于各种透平通流部分的设计,其具有以下两项突出优点:1、为叶轮的设计提供了一个新的自由度一沿径向的分布Fr;2、影响新自由度控制效果的因素主要是叶片的局部倾斜角,并不受其他因素的限制。广义的“弯叶片”有三种类型:斜置、半弯和全弯。其中全弯的类型可以形成“C形压力分布,二次流的损失下降明显,应用最为广泛。

 

液力缓速器流道中的内流损失主要包括叶型损失和端部损失,为了能够减小端部损失,降低流道附面层的紊乱脱离,需要对叶片进行背载型设计。背载叶形的内背弧压差为“前小后大”,同时,端壁的横向流具有“前弱后强”的特点,位于背载叶片后部的附面层横向流并没有脱离与背弧相撞混入主流流动,因此,二次流的损失得到降低。对于液力缓速器的设计,虽然当代常规的直叶片叶型已经具有比较低的叶型损失和端部损失,但是背载型叶片的设计能够降低内流损失,特别是降低二次流损失方面具有明显的效果,对于叶片背面曲线设计,将贝塞尔曲线的控制点与关键的叶片几何参数相关联,为后期的优化设计做好铺垫,同时也可以使参数定义更具有几何特性,关键的叶片几何参数有入口角、出口角、曲线峰值等,这样的建模可以将对应曲线控制点根据关联的数学模型进行计算,广东南方泵业方便设计人员能够从叶片总体的几何特性进行直接定义。利用贝塞尔曲线进行参数定义建模的方法可以使曲线构造得更具有合理性,与传统的直接定义控制点的方法相比较,具有更好的适应性和优化性。