专利名称：一种丰满型可调喷嘴叶片的设计方法
一种丰满型可调喷嘴叶片的设计方法技术领域
本发明属于透平机械技术领域，具体涉及一种可调喷嘴叶片。
技术背景
由于排放法规的日益严酷，常规行涡轮增压器已不能适应车用发动机的配机要求。因其不能满足发动机从低速到高速的全程匹配，照顾了高速则低速供气不足，导致发动机性能恶化；照顾了低速，则高速时增压器势必超速，由于增压压力太高，导致发动机爆发压力超标，由于发动机泵气功的增加，必将导致发动机性能恶化。虽然近十几年带旁通放气阀的涡轮增压器已广泛使用，使发动机的低速性能有了明显的改善，但由于在发动机高速时将部分废气放掉，排气能力的损失使发动机的高速性能仍不理想。至此，“可变涡轮几何流通截面”的涡轮增压器则顺理成章的登上了“涡轮增压”的舞台。可变涡轮几何流通截面的形式有多种，根据优胜劣汰的法则，最终人们还是对“旋转叶片”的形式情有独钟。其结构及工作原理如图一所示。其可调喷嘴叶片沿圆周均布安装在“安装盘”上，根据发动机在不同转速下对增压压力的要求，电动或气动执行机构推动“拨盘”转动，“拨盘”上开有与 “可调喷嘴叶片”等数量的槽与“可调喷嘴叶片”上的“拨销”啮合。“拨盘”转动时带动诸 “可调喷嘴叶片”绕Α上的各自旋转中心“0”同步旋转，从而改变了叶片间的法向距离dh， 喷嘴的流通面积A = dhb*zd(其中A为叶片数，b为叶片高度)，因此，dh的变化使“A，，成正比的发生改变。理想的喷嘴叶片的形式应是这样的当可调喷嘴叶片绕“0”点旋转时，面积A的变化速率应大(Θ转动范围小，则α的变化范围亦小)，而可调喷嘴出口叶片安装角 α度要小。因按照理论计算，α值的最佳范围为16 22°。在此范围内可获得较高的涡轮效率。早期，可调喷嘴普遍采用的是“对称楔形”或者其他形式“瘦长”型叶片，这类形式的叶片所暴露出来的问题是dh/d0的梯度偏小，而da/de的梯度偏大(参见图3及图 4)；这两种因素导致发动机在低速时(dh小时)，α角严重偏离最佳值，致使涡轮进口前的气体速度Cl也严重偏离理想方向(参见图幻，使之排气背压明显升高，而增压压力却无法随之提升，就很难获得理想的发动机低速性能。发明内容
本发明就是要解决现有“对称楔形”和“瘦长”型叶片dh/d θ的梯度偏小，而da / de的梯度偏大，导致发动机在低速时(dh小时)，α角严重偏离最佳值，致使涡轮进口前的气体速度Cl也严重偏离理想方向，使之排气背压明显升高，而增压压力却无法随之提升， 难以获得理想的发动机低速性能的问题。
基于上述原因，就有必要更换一种叶片形式，以期获得较大的dh/d θ和较小的 da/d θ，用以改善发动机的低速性能。这一形式的叶片我们称之为丰满型叶片，它是利用叶片的阻塞作用和特殊的叶片形状来实现理想的dh/d θ和da/de的变化规律。目前，国内尚无此种叶片的设计方法，针对这一状况，我们创造了自己独特的设计方法。
本发明通过以下技术方案实现
一种丰满型可调喷嘴叶片设计方法，利用叶片的阻塞作用和特殊的叶片形状来实现dh/d θ和d α /d θ的变化规律，以获得dh/d θ和d α /d θ，用以改善发动机的低速性能， 在求解过程中，首先选择叶片弦长Lx，而后确定叶片的虚拟长度Lz，进而确定凹面截线Yw 向和Xw向的长度，根据选定的α 5角、凸、凹面安装角β t、β w，求解凸面截线Xt向和竹向的长度，则得凹凸面截线方程；一种丰满型可调喷嘴叶片叶型曲线方程创建步骤根据气流角Cip、凸、凹面安装角i3t、四个约束条件首先建立一个叶片叶型曲线方程作为的根基，而后再确定一个叶片弦长Lx以及凹面截线Yw向和Xw向的长度的位置比Ke、Kf，一般 Ke = O. 76 0. 78、Kf = 0. 12 0. 13，在保证ap、3t、β w不变的前提下，计算出凸、凹面截面截线在(Xt，Yt)和(XW，YW)坐标系内的离散点数值，选定叶片旋转中心的位置(X。Z，Y。Z)， 一般LS = 0.40LX;再根据需要将(Xt，Yt)和(XW，YW)坐标值转换到Dj圆周的特定位置上，创建了如下的叶片叶型曲线方程
1) Lx = D1
权利要求
1. 一种丰满型可调喷嘴叶片设计方法，其特征是利用叶片的阻塞作用和特殊的叶片形状来实现dh/d θ和d α /d θ的变化规律，以获得dh/d θ和d α /d θ，用以改善发动机的低速性能，在求解过程中，首先选择叶片弦长Lx，而后确定叶片的虚拟长度Lz，进而确定凹面截线Yw向和Xw向的长度，根据选定的^^角、凸、凹面安装角3t、βψ，求解凸面截线 Xt向和竹向的长度，则得凹凸面截线方程；一种丰满型可调喷嘴叶片叶型曲线方程创建步骤根据气流角αρ、凸、凹面安装角β t、β w四个约束条件首先建立一个叶片叶型曲线方程作为的根基，而后再确定一个叶片弦长Lx以及凹面截线Yw向和Xw向的长度的位置比Ke、 Kf，一般Ke = 0. 76 0. 78,Kf = 0. 12 0. 13，在保证α ρ、β t、β w不变的前提下，计算出凸、凹面截面截线在(Xt，Yt)和(Xw，Yw)坐标系内的离散点数值，选定叶片旋转中心的位置 般Ls = 0. 40LX ；再根据需要将(Xt，Yt)和(XW，YW)坐标值转换到Dj圆周的特定 &了如下的叶片叶型曲线方稈(X0Z，Yoz)，位置上，创建了如下的叶片叶型曲线方程
全文摘要
本发明公开了一种丰满型可调喷嘴叶片设计方法，它利用叶片的阻塞作用和特殊的叶片形状来实现理想的dh/dθ和dα/dθ的变化规律，以获得较大的dh/dθ和较小的dα/dθ，用以改善发动机的低速性能。丰满型可调喷嘴叶片叶型曲线是根据气流角αp、凸、凹面安装角βt、βw四个约束条件，经过反复计算实践，创建的叶片叶型曲线方程。按此方法设计的叶片，诸多叶片同步绕各自的回转中心旋转时，叶片间始终保持一个比较理想的通道，可使发动机的低速性能得到明显的改善。
文档编号F01D5/14GK102536330SQ20121000598
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月3日 优先权日2012年1月3日
发明者刘毅, 张晋东, 王永青, 董复兴, 闫健菲, 韩国强 申请人:大同北方天力增压技术有限公司