一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法与流程

本申请涉及压气机转子叶片设计的领域，尤其是涉及一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法。

背景技术：

1、随着航空发动机推重比不断增加，要求压气机以更少的级数达到所需压比，压气机的级压比越来越高。为了满足更高的级压比，压气机叶尖的周向速度增大，目前多级压气机进口级设计中，转子叶片中上部普遍处于超/跨音范围。超音来流条件下，压气机压比提升明显高于亚音，但是激波带来的损失也相对较高，降低激波损失是提高压气机效率的有效措施，叶片基元级叶型的设计是其中关键。

2、现有的叶型设计通常采用了可控扩散叶型设计，在超/跨音来流时对气流通道内气体流动条件的变化考虑不足，导致性能表现不佳，而且在设计时气动性能的评估是在叶型设计完成后展开的，导致设计时目的性不强，不能针对性的进行设计和改进，导致设计迭代次数较多，设计效率不高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，解决了现有技术中的问题，提高叶型效率，同时降低了设计过程中的迭代轮次。

2、本申请提供的一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法采用如下的技术方案：

3、一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，包括如下步骤：

4、将压气机叶片按气流顺着叶型型面流动的方向依次排序分成第一段、第二段和第三段，所述第一段为气流叶片通道前的部分，所述第二段为气流进入叶片通道到激波产生段，所述第三段为激波后流动段；

5、定义叶型的中弧线上任意点至叶型的进气边的弦长与叶型弦长的比值为相对弦长，定义叶型的中弧线上任意点至叶型的进气边的气流弯角与整个叶型的气流弯角的比值为相对气流弯角；

6、将所述第一段按气流顺着叶型型面流动的方向依次排序分成第一增加段和第二增加段，第一增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值大于第二增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值；

7、所述第二段的相对气流弯角和相对弦长的比值与所述第一增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值差值在-0.5至0.5之间；

8、所述第三段接受剩余的相对气流弯角和相对弦长。

9、可选的，所述第一增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值为1.25-2 ，所述第二增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值为0.2-0.4。

10、可选的，所述第一增加段内的相对气流弯角从叶型的进气侧至排气侧从0逐渐增加至0.2-0.6。

11、可选的，在所述第二增加段内叶型进气侧的相对气流弯角小于叶型排气侧的相对气流弯角，且在所述第二增加段内叶型排气侧的相对气流弯角相比叶型进气侧的相对气流弯角的增加量为0.1-0.2。

12、可选的，所述第二段内的相对气流弯角沿叶型的进气侧至排气侧逐渐增加，增加量为0.1-0.2。

13、可选的，所述第三段相对气流弯角和相对弦长的比值小于等于3。

14、可选的，所述第二增加段内的相对气流弯角先减小再增加，所述第二增加段内的相对气流弯角的减小量不大于0.15。

15、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

16、本申请的设计方法，在设计过程中引入几何方法，即保证了设计的基元级叶型效率提高，又降低了迭代轮次，节约时间成本。本申请的设计方法适用于压气机进口级转子超/跨音叶型设计，可以在叶片设计时考虑超/跨音来流叶型的损失，或者对已有压气机叶片超/跨音叶型进行优化，降低叶片气流通道内的激波损失，从而达到提高压气机效率的目的。

技术特征：

1.一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，所述第一增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值为1.25-2 ，所述第二增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值为0.2-0.4。

3.根据权利要求1所述的用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，所述第一增加段内的相对气流弯角从叶型的进气侧至排气侧从0逐渐增加至0.2-0.6。

4.根据权利要求1所述的用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，在所述第二增加段内叶型进气侧的相对气流弯角小于叶型排气侧的相对气流弯角，且在所述第二增加段内叶型排气侧的相对气流弯角相比叶型进气侧的相对气流弯角的增加量为0.1-0.2。

5.根据权利要求1所述的用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，所述第二段内的相对气流弯角沿叶型的进气侧至排气侧逐渐增加，增加量为0.1-0.2。

6.根据权利要求1所述的用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，所述第三段相对气流弯角和相对弦长的比值小于等于3。

7.根据权利要求1所述的用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，其特征在于，所述第二增加段内的相对气流弯角先减小再增加，所述第二增加段内的相对气流弯角的减小量不大于0.15。

技术总结
本申请提供了一种用于压气机转子超音速和跨音速叶型的设计方法，属于压气机转子叶片设计的技术领域，包括：将压气机叶片按气流顺着叶型型面流动的方向依次排序分成第一段、第二段和第三段，第一段为气流叶片通道前的部分，第二段为气流进入叶片通道到激波产生段，第三段为激波后流动段；将第一段按气流顺着叶型型面流动的方向依次排序分成第一增加段和第二增加段，第一增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值大于第二增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值；第二段的相对气流弯角和相对弦长的比值与第一增加段的相对气流弯角和相对弦长的比值接近；第三段接受剩余的相对气流弯角和相对弦长。本申请提高了叶型效率。

技术研发人员：程荣辉,李正,余华蔚,王全奇,张军,张少平
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13