液力变矩器分体型叶片设计方法

宁朋刚，蔡森华，田体先

（1.北京航天汇信科技有限公司，北京 100007；2.武汉科技大学，湖北武汉 430081）

0 引言

涡轮机械叶片在运行中，经常在吸力侧受到流动分离的影响，从而降低了效率并降低了叶片的性能。流动分离表现出边界层变厚、出现回流区等现象，从而导致阻力增大、升力减小、压力损失等问题[1]。在液力变矩器中，流动分离控制是一个亟待解决的问题，为此针对这一问题提出了一种分体型叶片设计方法。

1 叶片线型参数化设计

常规叶片线条采用一组坐标数据来表示，无法进行修改。本文采用了解析函数表示翼型或叶片，改变函数参数即可生成一簇新的叶型。由于函数本身的几何意义十分明确，通过调整不同的参数，可按预期的方向生成叶型，实现反向设计。

儒氏翼型解析式分析。

如图1 所示，以大圆圆心为坐标原点，画两个切于B 点的圆，通过小圆圆心和两个圆的切点B 的连线为OB，然后通过复变数解析函数：

图1 儒科夫斯基翼型

进行大圆周线的保角变换，得出：

式中，x1=x-（R0-r0）cos（α/2），y1=y+R0sin（α/2），将半径为R0的圆周上各点坐标x、y 代入公式进行计算，得到儒氏翼型各点坐标，半径为r0的小圆周上的则为弧线AB，其半径为Rξ：

这样就得到了一个完整的翼型，但由于该翼型的尾缘较为尖锐，不符合流体动力学要求，故需要对其进行改进。将大圆沿OO1方向移动L，移动范围0

图2 为改进后叶形与原叶形曲率变化图，通过比较可以看出新叶型曲率变化连续和平滑，尾部有些许波动，原始叶形曲率被分为多段，在不同曲线连接点处曲率变化剧烈，存在着较大波动，说明通过儒氏翼型解析式对原始叶形进行优化之后能够拥有良好的头部形状和平滑的曲率变化，有着更好的流体动力学特性。……