(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211069627.3 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 中国航发贵阳发动机设计 研究所 地址 550000 贵州省贵阳市观山湖区云潭 北路602号 (72)发明人 杨进飞　冀国锋　柳阳威　杨加寿　 李俊励　熊珊　张俊　 (74)专利代理 机构 贵州派腾知识产权代理有限 公司 521 14 专利代理师 李永霞 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种压气机叶片造型设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种压气机叶片造型设计方 法， 包括如下依次进行的步骤： 步骤一、 生成基元 叶型中弧线； 步骤二、 生成流面基元叶型； 步骤 三、 基元叶型展向积叠； 步骤四、 三维叶片成型； 步骤五、 对三维叶片进行检查； 步骤六、 设计验证 及校核， 六个依次完成的步骤构成数值计算数的 设计方法。 造型设计方法以数值计算从过去复杂 昂贵的实验转变为经济有效的数值模拟计算， 将 数值模拟计算与优化算法结合起来， 在设计空间 内求解得到最佳方案， 用计算技术代 替原有的经 验设计， 有利于提高叶片造型设计的效率， 解决 了依赖设计者的经验以及大量试验验证存在设 计前期实验成本高及效率低的问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115455589 A 2022.12.09 CN 115455589 A 1.一种压气机叶片造型设计方法， 其特 征在于， 包括如下依次进行的步骤： 步骤一、 生成基元叶型中 弧线； 步骤二、 生成流 面基元叶型； 步骤三、 基元叶型展向积叠； 步骤四、 三维叶片成型； 步骤五、 对三维叶片进行检查； 步骤六、 设计验证及校核， 六个依次完成的步骤构成数值计算数的设计方法。 2.如权利要求1所述的压气机 叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述步骤一、 生成基元 叶型中弧线为： 根据通流计算输出的气动参数进行前 处理， 将极坐标系结果(r， z)气动参数 转换为随流坐标系(m， q)下的气动参数值， 以满足叶片造型的需要； 对于轴 流转、 静子叶片 及离心扩压器叶片， 由通流计算得到的基元流面相对气流角， 叠加叶片进口攻角、 内部脱轨 角和出口落后角， 得到叶片的构造角分布； 然后， 根据S2流面的二维坐标(r， x)， 拟和前缘与 尾缘的流线得到子午弦长； 将叶片构造角的正切 值在子午中弧上进行积分； 再求出叶片周 向转过的角度； 最后得到与通 流气动设计结果相匹配的基元中 弧线。 3.如权利要求1所述的压气机 叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述步骤二、 生成流面 基元叶型为： 对基元的叶型中弧作无量纲 化处理， 根据规定的叶型几何参数， 在基元叶型中 弧线上以三次多项式构造叶片厚度分布； 将配置完厚度的基元叶型量纲化， 并加上前小圆 和尾小圆， 或者作钝尾缘处 理， 就得到 了基元流 面的叶型坐标。 4.如权利要求1所述的压气机 叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述步骤三、 基元叶型 展向积叠为： 根据积叠方式及积叠轴的偏移量， 计算出积 叠轴的基元流面坐标， 将各流面基 元叶型沿展向积叠， 得到积叠后的基元叶型坐标； 通过对积叠轴 形状的控制也可以实现三 维叶型的弯掠， 进 而达到控制叶片表面静压分布、 展向二次流、 激波的位置 。 5.如权利要求1所述的压气机 叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述步骤四、 三维叶片 成型为： 计算出积叠后的基元叶型 的中弧线、 吸力面和压力面上各点相对于积叠轴的周向 转角 ε、 轴坐标z及径坐标r， 进 而得到叶片的三维坐标(x， y， z)。 6.如权利要求1所述的压气机 叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述步骤五、 对三维叶 片进行检查为： 计算三维叶片的通道堵塞、 截面叶型形心补偿、 叶片倾角、 周向流面角和径 向流面角， 并检查叶片的边 缘与通流计算站的重合情况。 7.如权利要求1所述的压气机 叶片造型设计方法， 其特征在于： 所述步骤六、 设计验证 及校核分为依次进行三维流场计算验证、 S1流 面计算验证、 强度计算校核的三个分步骤。 8.如权利要求7所述的压气机叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述三维流场计算验证 分步骤为： 三维流场计算是叶片造型设计最主要的验证项目。 三维流场计算结果中验证叶 片造型设计的参数主要有： 流量、 压比、 效率、 失速裕度等总性能参数是否满足总体指标； 各 转速下特性线 是否满足发动机总体使用要求； 气流角、 压力、 温度、 马赫 数、 扩散因子等参数 的分布是否合理。 9.如权利要求7所述的压气机叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述S1流面计算验证分 步骤为： S1流面计算结果， 也可以作为调整叶片各截面攻角、 落后角和内部脱轨角的设计依 据。 10.如权利要求7所述的压气机叶片造型设计方法， 其特征在于， 所述强度计算校核分权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455589 A 2步骤为应力计算、 振动计算、 颤振计算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455589 A 3