(19)中华 人民共和国 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 202111498710.8 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 北京动力机 械研究所 地址 100074 北京市丰台区云岗西里1号 (72)发明人 秦勇　徐乐　郑振江　郭昊雁　 蔡文哲　 (74)专利代理 机构 中国兵器 工业集团公司专利 中心 11011 代理人 王雪芬 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种涡轮导向器气动减 振设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种涡轮导向器气动减振设计 方法， 属于发动机技术领域。 本发明根据涡轮内 部的实际流动情况， 针对涡 轮导向器进行了气动 减振设计， 形成了涡轮导向器多种气动减振设计 方案。 关于涡 轮导叶通道空间周向弯曲、 子午掠、 复合弯掠和吸力面型线优化的研究结果表明， 在 涡轮级气动性能变化不大的前提下， 涡轮动叶1 倍频的气动力周向分量的幅值显著降低。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 114297791 A 2022.04.08 CN 114297791 A 1.一种涡轮导向器气动减振设计方法， 其特征在于， 该方法通过对涡轮导向器进行气 动减振设计， 对涡轮导向器进 行导叶通道周向弯曲、 导叶通道子午掠、 导叶通道复合弯掠三 维造型设计和导叶吸力面型线优化， 降低下游 涡轮转子叶片受到的非定常气动激振力。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 该方法中， 对导叶通道进行周向弯曲设计： 沿 积叠线叶高方向选取5个控制点， 固定机匣和轮毂位置的两个控制点， 通过调整中间3个控 制点的周向坐标变化范围， 完成导叶通道周向弯曲参数化造型设计。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 对导叶通道周向弯曲参数化造型设计过程 中， 设计变量包括根部弯角和弯高、 顶部弯角和弯 高： 沿叶高方向仅第2、 4个控制点的轴向 坐标值分别 为‑0.053928、 0.052718， 导叶的根部三维造型特征表现为正弯设计， 顶部表现 为反弯设计。 4.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 该方法中， 还对导叶通道进行子午掠设计： 沿 积叠线叶高方向选取5个控制点， 固定机匣和轮毂位置的两个控制点， 通过调整中间3个控 制点的轴向坐标变化范围， 完成导叶通道子 午掠参数化造型设计。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 对导叶通道子午掠参数化造型设计过程中， 设计变量包括根部掠角和掠高、 顶部掠角和掠高： 沿叶高方向中间3个控制点的轴向坐标值 分别为‑0.117752、 ‑0.140669、 ‑0.127938， 导叶根部和 顶部三维造型特征均表现为后掠设 计。 6.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 该方法中， 还导叶通道进行复合弯掠设计： 沿 积叠线叶高方向选取5个控制点， 固定机匣和轮毂位置的两个控制点， 通过调整中间3个控 制点的周向和轴向坐标变化范围， 完成导叶通道 弯掠参数化造型设计。 7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 对导叶通道弯掠参数化造型设计过程中， 设 计变量包括 根部弯角和弯高、 顶部弯角和弯高、 根部 掠角和掠高， 根部 掠角和掠高。 8.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 该方法中， 还对导叶吸力面型线特征进行设 计优化： 沿叶型截面的吸力面侧和压力面侧分别选取6个控制点， 固定最大厚度和尾缘切点 位置的两个控制点， 通过调整叶型截面中间4个控制点的坐标变化范围， 完成导叶截面型线 参数化造型设计。 9.如权利要求8所述的方法， 其特征在于， 对导叶截面型线参数化造型设计过程中， 设 计变量包括吸力面侧 和压力面侧的6个控制点的坐标值。 10.一种利用权利要求1至9中任一项所述方法得到的涡轮导向器。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114297791 A 2一种涡轮 导向器气动减振 设计方法 技术领域 [0001]本发明属于发动机技 术领域， 具体涉及一种涡轮导向器气动减 振设计方法。 背景技术 [0002]涡轮中引起叶片振动的因素有很多， 一般可以分为两大类： 一类为机械激振力， 另 一类为气动激振力。 机械载荷作用主要产生低频率、 大幅值应力， 在叶片局部区域引起 塑性 应变， 循环次数较少时(一般在104～105以下)就会导致疲劳破坏， 称为低循环疲劳(或者称 低周疲劳、 塑性疲劳、 应变疲劳)。 由流体诱导叶片振动产生的载荷较小， 应力幅值也较小， 循环加载时将使叶片产生弹性应变， 叶片寿命相对较长， 但在循环次数较多时(104～105以 上)也会导致叶片产生疲劳断裂， 称为高周疲劳断裂(或者称高周疲劳、 应力疲劳)。 大量的 研究资料与工程 实践表明， 作用在叶片上的流体非定常气动力是激发叶片振动的重要因素 之一。 叶片沿圆周方向旋转运动， 气流参数沿周向的任何变化或时空非均匀分布， 对叶片而 言都是一种非定 常气动激振力。 影响非定 常气动激振力的因素主要有： 结构、 制造或安装误 差、 通道内部的非定 常激波扰动以及叶轮机械固有的非定 常流动， 如周期性尾迹扫掠、 间隙 流动、 二次流所诱 导旋涡运动等。 [0003]因此， 需要针对涡轮叶片排动静干涉等非定常效应增强、 非定常气动激振力诱发 叶片振动、 高周疲劳等实际工程问题， 设计一种涡轮导向器气动减 振设计方法。 发明内容 [0004](一)要解决的技 术问题 [0005]本发明要解决的技术问题是： 如何针对高压涡轮叶片排动静干涉等非定常效应增 强、 非定常气动激振力诱 发叶片振动、 高周疲劳等实际工程问题， 提出一种涡轮导向器气动 减振设计方法。 [0006](二)技术方案 [0007]为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种涡轮导向器气动减振设计方法， 该方 法通过对涡轮导向器进行气动减振设计， 对涡轮导向器进行导叶通道周向弯曲、 导叶通道 子午掠、 导叶通道复合弯掠三维造型设计和导叶吸力面型线优化， 降低下游涡轮转子叶片 受到的非定常气动激振力。 [0008]优选地， 该方法中， 对导叶通道进行周向弯曲设计： 沿积叠线叶高方向选取5个控 制点， 固定机匣和 轮毂位置的两个控制点， 通过调整中间3个控制点的周向坐标变化范围， 完成导叶通道周向弯曲参数化造型设计。 [0009]优选地， 对导叶通道周向弯曲参数化造型设计过程中， 设计变量包括根部弯角和 弯高、 顶部弯角和弯高： 沿叶高方向仅第2、 4个控制点的轴向坐标值分别为 ‑0.053928、 0.052718， 导叶的根部三维造型 特征表现为 正弯设计， 顶部表现为反弯设计。 [0010]优选地， 该方法中， 还对导叶通道进行子午掠设计： 沿积叠线叶高方向选取5个控 制点， 固定机匣和 轮毂位置的两个控制点， 通过调整中间3个控制点的轴向坐标变化范围，说　明　书 1/4 页 3 CN 114297791 A 3