基于Bezier曲线的涡轮叶片造型方法

，，，，

(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

基于Bezier曲线的涡轮叶片造型方法

何顺，冯进，陈斌，刘倩倩，梅兰星

(长江大学机械工程学院，湖北荆州434023)

在涡轮钻具的研究设计中，选取一种合理曲线作为涡轮叶片的型线，直接影响着涡轮的性能。通常在涡轮叶片设计时，首先给定了叶片的进口角度和出口角度，并要求选择的曲线必须保证在起点和终点存在一阶导数。Bezier曲线是应用于二维图形应用程序的数学曲线，具有高阶光滑、表达和使用方便、形状控制和修改简单等特点。运用Bezier曲线对涡轮叶片造型进行合理设计：以转子外径D1=184mm、定子内径D2=144mm的涡轮为例，首先确定叶片基本参数和叶片流动参数，然后采用4阶Bezier曲线对涡轮的叶片造型进行设计计算并建立三维模型，通过使用仿真软件，对流道模型进行流场仿真，最后观察仿真情况再优化涡轮叶片的型线，从而为涡轮钻具的设计及分析提供参考。

涡轮钻具；Bezier曲线；涡轮叶片；造型

涡轮叶片是涡轮的关键部件，对涡轮叶片的设计造型是进行涡轮钻具设计的重要步骤之一。由于不同型线的叶片的水力性能都不相同，所以涡轮叶片的形状直接影响了涡轮的性能。在传统的涡轮叶片设计中，一般有正设计和反设计2种方法。正设计是通过多次改变设计的叶片几何造型，再反复计算来得到理想的叶片水力性能，这种方法比较繁琐，并且只考虑了几个关键的影响参数。反设计是通过观察分析叶片压力或者液体流速分布来生成叶片形状，不适合比较复杂的流场。……