Development of a method for geometrical modeling of the airfoil profile of an axial turbomachine blade

Abstract

Запропоновано метод геометричного моделювання обводів спинки та коритця профілів лопаток осьових турбомашин, які описуються складеними кривими і формуються двома ділянками. Кожна ділянка обводу профілю моделюється кривою, що подається у натуральній параметризації. Для вхідної частини профілю застосовано кубічний закон розподілу кривини, для вихідної частини профілю-квадратичний закон. Стикування вхідних і вихідних частин профілів спинки і коритця відбувається із забезпеченням третього порядку гладкості, який передбачає рівність значень функцій, похідних від функцій, кривини та похідних від неї в точці стикування. При моделюванні профілю лопатки застосовуються тринадцять кінематичних і геометричних параметрів. Невідомі коефіцієнти квадратичних і кубічних законів розподілу, а також довжини дуг ділянок спинки і коритця профілю, визначаються в процесі моделювання решітки профілів на задані параметри. Задача розв'язується шляхом мінімізації відхилень побудованих кривих від базових точок модельованого профілю, розташованих у горлі міжлопаткового каналу та на колі, яке визначає максимальну товщину профілю. На підставі запропонованого методу розроблено програмний код, який, окрім цифрової інформації по модельованій середній лінії профілю лопатки турбомашини, також видає отримані результати в графічному вигляді на екран монітора комп'ютера. Проведені розрахункові дослідження підтвердили працездатність запропонованого удосконаленого методу моделювання обводів спинки і коритця профілів лопаток осьових турбін. Розроблений метод може бути корисним організаціям, які займаються проектуванням та виготовленням лопаткових апаратів осьових газових турбін газотурбінних двигунів Ключові слова: осьова турбіна, профіль лопатки, геометричне моделювання, натуральна параметризація, закони розподілу кривини