一种叶片阻尼台曲线生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体机械结构设计领域，具体涉及一种航空发动机的叶片阻尼台曲线 生成方法。
【背景技术】
[0002] 叶片是透平机械的重要零部件，叶片振动造成叶片失效是叶片的主要事故形式之 一，航空发动机转子叶片受气流激振，叶尖的振幅和振动应力会比较大，过大的振动应力会 影响转子叶片的使用寿命，严重的情况会出现掉角情况。同时叶身承受气体压力和离心弯 矩，过大的摆幅对叶片的生根部位产生危害，容易导致叶片从根部断裂，对整个发动机的安 全会造成严重的影响。
[0003] 由于阻尼叶片良好的减振性，制造厂家都倾向于使用带阻尼结构的叶片，转子部 件在流体中承担着做功角色，随着流体技术的进步，转子部件所承受的负荷越来越重。转 子部件所受的负荷主要来自两个方面：流体的压力载荷和转子离心载荷。载荷的增加势必 增加转子结构设计难度，转子结构设计中最为棘手的难题是如何降低转子的叶尖和叶身振 动。叶片阻尼台是一种非常有效的减振结构方案。现有技术中，航空发动机行业还没有一 个比较好的方法有效解决阻尼台造型问题。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种叶片阻尼台曲线生成方法，针对阻尼台特 性，设计了相应的阻尼台曲线轮廓，对后期阻尼台的加工生产起到了指向性的作用。本发明 叶片阻尼台曲线生成方法主要包括以下步骤：
[0005] S1、选取叶片阻尼台与叶片主体平行的多个截面，以每一个截面为基准面，建立相 应的平面二次方程组，所述平面二次方程组包括上下两条曲线段；
[0006] S2、对每一基准面的两条曲线段，根据曲线参数，构建封闭所述两条曲线段的圆， 所述圆与所述两条曲线段中的任意一条在两者的交点处的切线重合；
[0007] S3、将上述多个封闭的曲线对应的二维坐标点转换为三维坐标点，生成叶片阻尼 台的三维曲线。
[0008] 优选的是，所述选取叶片阻尼台的截面个数为3~7个。
[0009] 在上述方案中优选的是，在所述步骤Sl中，包括建立二维坐标，所述二维坐标以 阻尼台截面两端连线为X轴，以与X轴垂直的且连接叶片阻尼台截面最高点与最低点的连 线为y轴，从而，将任一截面的轮廓线分成两段，其中，所述上曲线段位于X轴的上侧、所述 下曲线段位于X轴的下侧。
[0010] 在上述方案中优选的是，在计算平面二次方程组之前，包括对任一二次方程确认 至少三个坐标点。
[0011] 在上述方案中优选的是，所述三个坐标点分别包括任一曲线段的两个端点坐标以 及与该曲线段与y轴的交点坐标，其中，所述两个端点坐标分别为叶片阻尼台的对应截面 的短边边值xl、长边边值x2及对应的y值，其中，所述短边边值xl为叶片阻尼台的该对应 截面取点长度与叶片阻尼台的截面曲线不对称量的差值的一半，所述长边边值x2为所述 叶片阻尼台截面取点长度与叶片阻尼台的截面曲线不对称量的和值的一半，其中，所述叶 片阻尼台截面取点长度是指所述叶片阻尼台该截面设计长度，所述叶片阻尼台的截面曲线 不对称量是指所述叶片阻尼台中心两侧曲线X轴方向上的长度之差。
[0012] 在上述方案中优选的是，所述叶片阻尼台截面取点长度计算方法如下：
[0013] LI = L/C0S(a )-(yll+yl2)/2-(y21-y22)/2,
[0014] 其中，L是指所述叶片阻尼台的宽度，a是指叶片阻尼台截面与发动机轴线之间 的夹角，yll指上半部截面曲线X坐标值为xl时对应的y值，yl2指下半部截面曲线X坐标 值为xl时对应的y值，y21指上半部截面曲线X坐标值为x2时对应的y值，y22指下半部 截面曲线X坐标值为χ2时对应的y值。
[0015] 在上述方案中优选的是，在所述步骤S2中，根据曲线参数，构建封闭所述两条曲 线段的圆的前一步包括，根据曲线参数，计算圆心坐标与圆半径。
[0016] 在上述方案中优选的是，所述计算圆心坐标公式如下：
[0017] 圆半径 r = (y31_y32) / (tan (45+al/2)+tan (45_a2/2))
[0018] y31 = yll+tan (al)* (x3_xl)，y32 = yl2+tan (a2)* (x3_xl);
[0019] x3 = xl+(yll-yl2)/2 ；
[0020] 切圆坐标（x4, y4)，
[0021] x4 = xl+r, y4 = y31+r*tan (al),
[0022] 其中，上述公式中，al表示上曲线段端点的切线与X轴的夹角，取值为负，a2表示 下曲线段端点的切线与X轴的夹角，取值为正，x3为曲线切圆最远点X值，点（x3, y31)在 上曲线端点的切线上，（x3，y32)在下曲线端点的切线上。
[0023] 在上述方案中优选的是，根据所构建的圆将两条曲线段进行封闭，生成一条环形 曲线。
[0024] 在上述方案中优选的是，在步骤S3中，将多个封闭的曲线（叶身单侧的曲线）对 应的二维坐标点转换为三维坐标点的前一步包括，给定空间坐标系与所述步骤Sl中平面 二次方程组所作的坐标系之间的关系以及给定二维曲线的XY平面与三维坐标XZ平面的夹 角，即α值，同时，使得二维曲线的X轴与三维坐标的X轴同向，二维曲线的Y轴与三维坐 标系的Z轴同向，多个封闭的二维曲线的坐标原点均匀分布一个长度为L2的圆弧上，圆弧 位于垂直于三维坐标系的X轴的平面内，且圆心位于三维坐标的X轴上，其中，L2 = 2 π *R/ n/2,其中R为圆弧半径，η为叶片数量。
[0025] 本发明提供的叶片阻尼台曲线生成方法通过对叶片阻尼台端点处进行切圆设计， 并基于UG进行造型，可以有效的解决航空发动机转子阻尼台问题，通过本方法很好的解决 了叶片阻尼台设计中曲线生成的问题，设计方法灵活简便，后期迭代优化快速。
【附图说明】
[0026] 图1为按照本发明叶片阻尼台曲线生成方法的一优选实施例的流程图。
[0027] 图2为图1所示实施例的叶片及其阻尼台截面示意图。
[0028] 图3为图1所示实施例的叶片阻尼台截面二维坐标示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类 似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用 于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0030] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方 位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元 件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的 限制。
[0031] 本发明提供了一种叶片阻尼台曲线生成方法，特别是在航空发动机设计领域，针 对转子叶片，有效的解决了其减振问题。
[0032] 本发明叶片阻尼台曲线生成方法主要包括以下步骤：
[0033] S1、选取叶片阻尼台与叶片主体平行的多个截面，以每一个截面为基准面，建立相 应的平面二次方程组，所述平面二次方程组包括上下两条曲线段；
[0034] S2、对每一基准面的两条曲线段，根据曲线参数，构建封闭所述两条曲线段的圆， 所述圆与所述两条曲线段中的任意