● 摘要
叶片由于加工、腐蚀或者撞击等原因在形状和尺寸上往往会偏离设计状态,这会对叶片的气动性能带来重要影响,找到其中的规律对于我们的设计和生产具有重要指导意义。
《HB5646》对叶片加工中应该满足的公差做出了要求,采用一个简单函数来模拟实际叶型偏离设计状态的情况,然后可以得到用于数值模拟的实际叶型。我们发现实际叶型的气动性能满足正态分布。对每一实际叶型参数化(包括进出口金属角,最大厚度等),相关性分析发现叶型气动性能和最大厚度有很好的线性关系,这样我们就可以利用这种关系求出每一种公差下叶型的气动性能分布。
吸力面前缘的压力尖峰会使得叶型的边界层变厚,尾迹变宽,从而使得叶型损失变大,叶型几何和攻角大小都会影响压力尖峰的强度,如果压力扩散系数大于0.2,那么叶型的气动性能就会明显下降。连续曲率的叶型对于削弱压力峰的强度很有好处,前缘半径和前缘的椭圆度对于叶型气动性能也有重要影响。
通过一个简单函数给叶型前缘添加扰动,来改变前缘的形状和尺寸。如果扰动很小或者扰动位于压力面,那么叶型的气动性能不会受到影响。只有当扰动位于吸力面并且强度足够,叶型的损失才会变大,可用正攻角范围变小。大椭圆度、小半径和非连续曲率叶型生成方法的叶型对于扰动表现出了更强的不敏感性。