基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法
【专利摘要】本发明公开一种基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法，将儒科夫斯基型线用于液力变矩器导叶片的设计中，可以减少叶栅系统的建模参数，具有较强的线型粗调与微调能力。具体为：在给定液力变矩器的循环圆后，通过具有光滑尾缘的儒科夫斯基型线获得单元叶片的内(外)环型线，然后对单元叶片的内(外)环型线进行旋转放大获得实际的叶片内(外)环型线；将获得的实际的叶片内(外)环型线映射到三维，获得三维叶片内(外)环曲线后进行直线扫掠，便可获得叶片三维实体。
【专利说明】基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法
【技术领域】
[0001]发明涉及一种叶片造型方法，具体涉及一种基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法。
【背景技术】
[0002]叶栅系统设计是液力变矩器设计的核心，直接影响液力变矩器的性能。传统液力变矩器叶栅设计方法为基于一维束流理论的环量分配法或等角变换法。环量分配法的基本设计思想是循环圆中间流线上两元线间每增加相同的弧长，液流沿叶片中间流线应增加相同的环量，以此保证流道内流动状态良好。使用此方法设计叶片与骨线角度有关，而与厚度无关，且当叶片曲率变化较大时，易出现较大扭曲，使设计出来的叶片制造困难。等角变换法是在束流理论确定叶片入、出口角的基础上，使用直线-抛物线-直线的方式构造叶片中弧线，再给定加厚规律对其进行加厚得到叶片展开图，最后利用等角变换将叶片展开图映射到三维空间中构造三维叶片。使用此方法设计叶片时，设计参数过多，导致优化改型比较困难。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供一种基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法，采用该方法在对叶片造型的过程中，控制参数少，全叶型可解析且曲率连续无突变，具有较强的线型粗调与微调能力，有利于后续液力变矩器的性能优化。
[0004]该方法的 具体步骤为:
[0005]步骤1:给定液力变矩器的循环圆，该循环圆包括内环和外环；
[0006]步骤2:构造叶片的内环型线和外环型线:
[0007](201)构造单元叶片内环型线:
[0008]单元叶片为弦向长度为I的叶片，通过公式(I)和(2)分别获得单元叶片内环型线的上型线和下型线:
[0009]单元叶片内环型线的上型线为:η =ρξ3(1-ξ)%ξε(1-ξ)<1+1ξ3(1-ξ1 (I)
[0010]单元叶片内环型线的下型线为:η ζρξΙΙ-ξΡ^ξΙΙ-ξ^-1ξΙΙ-1 (2)
[0011]其中坐标系(ξ，η)为:以单元叶片中弧线的起点为坐标原点，单元叶片的弦向为ξ轴，单元叶片的高度方向为Π轴的二维坐标系；式(I)和式(2)中，参数p、q和r为给定值，参数P用于控制单元叶片的弯度，P值越大，单元叶片弯度越大；参数q用于控制单元叶片的最大厚度，P值越大，单元叶片越厚；r用于控制单元叶片尾部厚度，r值越大，单元叶片尾部越厚；参数a、b、c、d、s、t为叶型微调参数，a用于调节单元叶片头部上升或下降，b用于调节单元叶片尾部上升或下降，c用于调节单元叶片头部收窄或扩展，d用于调节单元叶片尾部收窄或扩展，s控制单元叶片尾部光滑处理时对头部厚度影响的大小，t控制单元叶片尾部光滑处理时对尾部厚度影响的大小；
[0012](202):依据给定的叶片旋转角β，按照公式(3)对单元叶片内环型线进行旋转:[0013]
【权利要求】
1.基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法，其特征在于: 步骤1:给定液力变矩器的循环圆，该循环圆包括内环和外环； 步骤2:构造叶片的内环型线和外环型线: (201)构造单元叶片内环型线: 单元叶片为弦向长度为I的叶片，通过公式⑴和⑵分别获得单元叶片内环型线的上型线和下型线: 单元叶片内环型线的上型线为:η =p€a(l-€)b+q€c(l-€)d+r€s(l-€)t (I) 单元叶片内环型线的下型线为:n =Pl a(l-1 )b-q ξ c(l_ ξ )d_r ξ s(l_ ξ , (2) 其中坐标系(ξ，n)为:以单元叶片中弧线的起点为坐标原点，单元叶片的弦向为ξ轴，单元叶片的高度方向为Π轴的二维坐标系；式(I)和式(2)中，参数P、q和r为给定值，参数P用于控制单元叶片的弯度，P值越大，单元叶片弯度越大；参数q用于控制单元叶片的最大厚度，P值越大，单元叶片越厚；1"用于控制单元叶片尾部厚度，r值越大，单元叶片尾部越厚；参数a、b、C、d、S、t为叶型微调参数，a用于调节单元叶片头部上升或下降，b用于调节单元叶片尾部上升或下降，c用于调节单元叶片头部收窄或扩展，d用于调节单元叶片尾部收窄或扩展，s控制单元叶片尾部光滑处理时对头部厚度影响的大小，t控制单元叶片尾部光滑处理时对尾部厚度影响的大小； (202):依据给定的叶片旋转角β，按照公式(3)对单元叶片内环型线进行旋转:
2.如权利要求1所述的基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法，其特征在于，所述步骤3中，利用等角变换法将叶片二维型线映射到三维，获得三维叶片内环曲线和外环曲线； 获得三维叶片内环曲线的方法为: 下述中直角坐标系(x，y，z)为:循环圆的中心点为坐标原点，叶栅系统的轴向为z轴，叶栅系统的径向为y轴；坐标系(z，R)为循环圆的子午面坐标系，其中R = ^x:+y:.(301)在步骤I所给定的液力变矩器循环圆上均匀取n个点，两相邻点之间的弧长为dl ;在循环圆子午面坐标系(z，R)下，所取的第i个点的坐标为(zi，Ri)，i = 1，2，...，!!，η为大于等于2的整数； (302)在叶片展开图坐标系(S，L)下，将二维叶片内环型线沿横向等分为η-l段，则每段纵向间距为dl ;设第j个等分点的坐标为(S? Lp，第j个等分点与第j+Ι个等分点在横向上的间距为(!η」,则(Inj = Sjtl-Sj, j = I, 2，…，n_l ； (303)在直角坐标系(x，y，z)的xy视图上，以Ri为半径做出η个同心圆，根据保角变换原理，xy视图上相邻两点间的弧长与在叶片展开图坐标系(S，L)下二维叶片内环型线的横向间距相等，则xy视图上，第j个点与第j+Ι个点之间的夹角β」为:
3.如权利要求1所述的基于儒科夫斯基型线的液力变矩器叶片造型方法，其特征在于，所述步骤2中，叶型微调参数a的取值范围为0.6~1.8，b的取值范围为0.8~1.6，c的取值范围为0.4~0.8，d的取值范围为1.3~2，r的取值范围为0.05~0.1，s的取值范围为2~3，t的取值范围为0.2~0.5。
【文档编号】G06F19/00GK103994195SQ201410220625
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】闫清东, 刘城, 魏巍, 安媛媛, 刘博深 申请人:北京理工大学