汽轮机叶型几何特性与机械特性研究

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1、第43卷第1期Vo1．43No．12014年3月Mar．2014泛轮栅叶型几何特性及栅横猪性研究余锐，竺晓程，沈昕，周代伟，阳虹，杜朝辉(1．上海交通大学，上海200240；2．上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海200240)摘要：基于B~zier曲线定义的叶型，以曲线间公切线以及公切圆的求解方法为基础，对叶型的原始信息进行逆向工程研究。计算得到了包括叶型前后缘小圆、中弧线、最大厚度、叶栅通道收敛性等在内的详细的几何特性，同时采用积累弦长参数化方法，获得了叶型面积、重心、惯性矩等一系列机械特性参数，为新叶型的开

2、发研究奠定重要的基础。关键词：叶型设计；中弧线；计算方法中图分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1672-5549(2014)01·0028．04ResearchonGeometricandMechanicalPropertiesofTurbineBladeProfileYURui，ZHUXiao．cheng，SHENXin，ZHOUDai．wei，YANGHong，DUZhao．hui(1．ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China；2．Shangha

3、iElectricPowerGenerationEquipmentCo．，Ltd．TurbinePlant，Shanghai200240，China)Abstract：Basedonthesolutionofcommontangentlineandcircle，areverseengineeringresearchonturbinebladeprofiledefinedbyB6ziercurvesiscarriedout．Bycomputation，theseriesofgeometricpropertiessuc

4、hasthecircleofleadingandtrailingedge，meancamberline，maximumthicknessandconvergenceofcascadepassagecanbeobtained．Meanwhile，themechanicalpropertiesofarea，thecenterofgravityandmomentofinertiacanalsobegotbyadoptingthemethodofaccumulatingchordlength．Theresultofthis

5、researchlaysanimportantfoundationforthedevelopmentofnewturbinebladeprofile．Keywords：profiledesign；meancamberline；computationmethod叶片设计是汽轮机、燃气轮机等设计的重要型的几何特性及机械特性参数都具有重要意义。环节，直接影响叶片的效率以及整个机组的性能因此，本文基于原始叶型型线的数据对原叶型的表现。设计成形的叶片各截面型线包含了叶型的设计信息进行逆向工程研究，获取叶型设计中关重要信息，如

6、叶型弦长、最大厚度、进出口几何角、键的几何及机械特性参数，为叶型的修改优化以安装角等几何特性⋯，以及叶型的面积、重心、惯及新叶型的开发奠定基础。性矩、抗弯模量等机械特性J。这些是叶片气动特性、叶片强度以及振动计算的原始数据，其精度1叶型定义及几何参数会直接影响到叶片气动特性、叶片应力以及频率计算的准确性。因而对以上参数的计算方法既要如图1所示，本文研究的叶型是由两段参数求简单易行，又要求具有足够的精度。由于叶型化B6zier曲线定义得到的，叶型尾缘开口未封闭。几何形状复杂且叶型数据来源众多，既可以由多根据叶型型线的

7、定义，采用连续密集坐标点描述项式曲线、B6zier曲线及B样条曲线等连续曲线叶型，可以将其视作叶片型线的离散形式。定义，也可以由一系列离散点数据定义(尤其是在计算叶型机械特性参数时，仅要求数据坐在借鉴引进技术的叶型资料时)J。不过无论是标点按顺时针方向排序且叶片前缘在尾缘的左何种形式定义的叶型，根据型线数据逆向求解叶侧，而对起始点的位置无要求，可以从叶片上任何收稿日期：2013．10．11修订13期：2014一O1．08作者简介：余锐(1990-)，男，上海交通大学硕士，主要从事叶轮机械叶片气动性能分析和优化设计等

8、研究工作。本论文为2013年中国动力工程学会透平专委会学术研讨会宣读论文。囡Ill

9、汽轮机叶型几何特性及机械特性研究热力透平位置开始。侧；2)用两分法寻找公切线，在图中0靠近叶片前缘上找控制点，过该控制点的切线为A；在0靠近叶片尾缘上找控制点c，过该控制点的切线为cD使得切线A1B(／／c2D：a)如果：ABxAc>0，则公切点A在A右侧；b)如果：1B1×