本發(fā)明涉及渦輪導(dǎo)向葉片面積測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種渦輪導(dǎo)向葉片半窗口喉道面積測量方法。

背景技術(shù)：

渦輪導(dǎo)向器是用來使燃?xì)馀蛎浖铀俸驼坜D(zhuǎn)方向的裝置，渦輪導(dǎo)向器喉道面積的大小直接影響渦輪級前后溫度、氣流流場，還會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的流量、推力、轉(zhuǎn)速、耗油率等，因此其喉道面積對發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作和壓氣機(jī)同渦輪的匹配性能影響很大，是決定發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的重要參數(shù)。

工程上進(jìn)行喉道面積測量時(shí)，分別對葉片和導(dǎo)向器進(jìn)行測量，且以最終導(dǎo)向器喉道面積為準(zhǔn)。導(dǎo)向葉片的喉道面積由葉片生產(chǎn)廠家在葉片制造完畢后進(jìn)行測量，導(dǎo)向器喉道面積測量是將導(dǎo)向葉片裝配成導(dǎo)向器之后在導(dǎo)向器狀態(tài)進(jìn)行，工程上為了保證所需的導(dǎo)向器面積，經(jīng)常利用各組導(dǎo)向葉片喉道面積之和預(yù)測導(dǎo)向器面積，從而選擇裝配用的葉片。而在導(dǎo)向器裝配時(shí)，裝配葉片的次序會(huì)根據(jù)現(xiàn)場裝配隨時(shí)調(diào)整，預(yù)先并不可知；且由于裝配時(shí)各葉片之間不可避免存在周向裝配間隙，因此各組導(dǎo)向葉片喉道面積之和常常同導(dǎo)向器喉道面積差異較大。若測量得到的導(dǎo)向器喉道面積不符合要求，則需要分解導(dǎo)向器，重新挑選葉片裝配，如此反復(fù)使得工作量加大且工作周期延長。

并且現(xiàn)有技術(shù)中并沒有對導(dǎo)向葉片半窗口喉道面積進(jìn)行專門處理的方法，普遍做法是將半窗口喉道面積簡單的處理為全窗口面積的一半，葉片和導(dǎo)向器喉道面積之間的差異較大。而且在導(dǎo)向器拼接窗口處需要測量兩組緣板樣本型線，增加了導(dǎo)向器測量和計(jì)算工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一種缺陷，本發(fā)明提供了一種渦輪導(dǎo)向葉片半窗口喉道面積測量方法，其中窗口為相鄰兩個(gè)導(dǎo)向葉片之間的空檔，同一組導(dǎo)向葉片形成的窗口為全窗口，每兩組導(dǎo)向葉片形成的窗口為半窗口，所述測量方法包括：

建立實(shí)際導(dǎo)向葉片和導(dǎo)向器的坐標(biāo)系，其中x軸為發(fā)動(dòng)機(jī)軸線，z軸為導(dǎo)向葉片徑向方向，根據(jù)導(dǎo)向葉片的形狀，在理論導(dǎo)向葉片上確定可表征窗口寬度的r組導(dǎo)向葉片的寬度型線，其中理論導(dǎo)向葉片為計(jì)算機(jī)上建立的導(dǎo)向葉片的理論模型，寬度型線為組成同一窗口的兩個(gè)導(dǎo)向葉片3在不同高度下的平行于xy平面的導(dǎo)向葉片外型線，即寬度型線為閉合曲線，其由導(dǎo)向葉片的葉盆上的線段和葉背上的線段組合而成；

計(jì)算在同一高度下兩個(gè)導(dǎo)向葉片的寬度型線之間的最小距離，其中最小距離就是同一高度下的相鄰兩個(gè)導(dǎo)向葉片中，一側(cè)導(dǎo)向葉片的葉盆和另一側(cè)導(dǎo)向葉片的葉背之間的距離；最小距離所在線段為寬度線段，將寬度線段按從葉尖至葉根的方向依次編號為線段1至線段r，最小距離分別記為wj＇，其中j＝1～r，寬度線段的端點(diǎn)為寬度特征點(diǎn)；

計(jì)算線段1和線段2的中點(diǎn)的連線與上緣板流道面的交點(diǎn)，該交點(diǎn)為上緣板特征點(diǎn)，計(jì)算線段r和線段r－1的中點(diǎn)的連線與下緣板流道面的交點(diǎn)，該交點(diǎn)為下緣板特征點(diǎn)；

在理論導(dǎo)向葉片窗口的葉背和葉盆側(cè)型線分別選取寬度樣本型線，使理論寬度特征點(diǎn)為寬度樣本型線的中點(diǎn)，在上緣板流道面、下緣板流道面分別選取緣板樣本型線，使上緣板特征點(diǎn)為上緣板的緣板樣本型線中點(diǎn)，使下緣板特征點(diǎn)為下緣板的緣板樣本型線中點(diǎn)；

獲取實(shí)際導(dǎo)向葉片和導(dǎo)向器的各窗口寬度以及緣板樣本型線，各窗口寬度以及緣板樣本型線均通過三坐標(biāo)測量儀獲得，其中獲取的緣板樣本型線是由若干個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，即若干個(gè)坐標(biāo)構(gòu)成；對樣本型線進(jìn)行插值處理，將緣板樣本型線的坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為柱坐標(biāo)系并繞x軸旋轉(zhuǎn)形成緣板流道面，通過計(jì)算機(jī)求出實(shí)際各窗口的寬度線段的長度w1至wr、上緣板特征點(diǎn)與所述線段1中點(diǎn)之間的距離h1、相鄰寬度線段中點(diǎn)之間的距離h2至hr、線段r中點(diǎn)與下緣板特征點(diǎn)之間的距離hr+1；

根據(jù)公式wj＝wj-wj＇/2計(jì)算導(dǎo)向葉片的半窗口寬度，半窗口寬度為半窗口的寬度型線和理論寬度型線之間的最小距離，其中j＝1～r；

通過下面公式計(jì)算窗口平均寬度wwj，

wwj＝wj-1+wj/2,j＝2～r；

ww1＝w1；

wwr+1＝wr；

通過公式求出單個(gè)半窗口或單個(gè)全窗口的喉道面積fi，其中i為窗口序號；

通過公式求出一組導(dǎo)向葉片的喉道面積fg，n為每組導(dǎo)向葉片包含的導(dǎo)向葉片個(gè)數(shù)；

通過公式求出整個(gè)導(dǎo)向器的喉道面積f，m為導(dǎo)向器包含的導(dǎo)向葉片個(gè)數(shù)。

優(yōu)選的，實(shí)際導(dǎo)向葉片和導(dǎo)向器的各窗口寬度以及緣板樣本型線通過三坐標(biāo)測量儀獲取。

優(yōu)選的，對樣本型線進(jìn)行插值處理的方式可以是線性插值處理或樣條插值處理或拉格朗日插值處理。

本發(fā)明提供的一種渦輪導(dǎo)向葉片半窗口喉道面積測量方法，此半窗口面積計(jì)算方法從寬度上去除了理論型線的影響，給出了獨(dú)立的半窗口寬度距離，可有效減少周向間隙帶來的誤差，進(jìn)而減小導(dǎo)向葉片同導(dǎo)向器喉道面積之間的差異，為導(dǎo)向器葉片的挑選和裝配帶來了極大便利；并且在導(dǎo)向器拼接窗口處僅需測量一組緣板樣本型線，減小了導(dǎo)向器喉道面積測量和計(jì)算的工作量。

附圖說明

圖1是渦輪導(dǎo)向葉片半窗口喉道面積測量方法的流程圖；

圖2是渦輪導(dǎo)向器坐標(biāo)系示意圖；

圖3是寬度特征點(diǎn)位置和緣板特征點(diǎn)位置的示意圖；

圖4是寬度樣本型線的掃描示意圖；

圖5是上緣板樣本型線的掃描示意圖。

附圖標(biāo)記：上緣板1，下緣板2，導(dǎo)向葉片3，寬度型線4，上緣板特征點(diǎn)5，下緣板特征點(diǎn)6，寬度特征點(diǎn)7，寬度線段8，寬度樣本型線9，緣板樣本型線10。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

具體實(shí)施例：

對于某低壓渦輪導(dǎo)向器的導(dǎo)向葉片3，每組導(dǎo)向葉片3由三片導(dǎo)向葉片3組成，低壓渦輪導(dǎo)向器共由四十片導(dǎo)向葉片3組成。當(dāng)導(dǎo)向葉片3處于組件狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)如圖1所示的方法測量并計(jì)算導(dǎo)向葉片3和導(dǎo)向器喉道面積，具體方法如下：

如圖2所示，建立實(shí)際導(dǎo)向葉片3和導(dǎo)向器的坐標(biāo)系，其中x軸為發(fā)動(dòng)機(jī)軸線，z軸為導(dǎo)向葉片3徑向方向，根據(jù)導(dǎo)向葉片3的形狀，在理論導(dǎo)向葉片上確定可表征窗口寬度的4組導(dǎo)向葉片3的寬度型線4，計(jì)算同一高度下兩個(gè)導(dǎo)向葉片3的寬度型線4之間的最小距離，最小距離所在線段為寬度線段8，從葉尖至葉根寬度線段8分別編號為線段1至線段4，最小距離分別記為wj＇，其中j＝1～4，寬度型線4的端點(diǎn)為寬度特征點(diǎn)7；

如圖3所示，計(jì)算線段1、2的中點(diǎn)的連線同上緣板1流道面的交點(diǎn)，記為上緣板特征點(diǎn)5；計(jì)算線段3和線段4的中點(diǎn)的連線同下緣板2流道面的交點(diǎn)，記為下緣板特征點(diǎn)6；

如圖4及圖5所示，在理論導(dǎo)向葉片窗口的葉背、葉盆側(cè)型線以及上、下緣板2流道表面上分別選取寬度樣本型線9、緣板樣本型線10，使理論寬度、緣板特征點(diǎn)位于樣本型線中間。每個(gè)導(dǎo)向葉片3半窗口具有一套緣板樣本型線，寬度樣本型線9和緣板樣本型線10均是結(jié)合實(shí)際導(dǎo)向葉片3的幾何形狀選取的，為避免遺失各自對應(yīng)的特征點(diǎn)，選取的樣本型線不易過短，而為避免利用三坐標(biāo)掃描時(shí)與導(dǎo)向葉片3發(fā)生干涉，選取的樣本型線不易過長，對于半窗口，為保證緣板樣本型線完整位于同一導(dǎo)向葉片3的緣板上，可令其沿y軸平移或旋轉(zhuǎn)，但平移量或旋轉(zhuǎn)量應(yīng)盡量小；

使用三坐標(biāo)掃描實(shí)際導(dǎo)向葉片3或?qū)蚱髯鴺?biāo)系各個(gè)窗口的寬度樣本型線9、緣板樣本型線10，通過計(jì)算機(jī)編程，插值樣本型線，將緣板樣本型線10的坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為柱坐標(biāo)系并繞x軸旋轉(zhuǎn)形成緣板流道面，循環(huán)迭代求解實(shí)際各窗口寬度線段8的長度w1至w4、上緣板特征點(diǎn)5同線段1中點(diǎn)的距離h1、相鄰寬度線段8中點(diǎn)之間的距離h2至h4、下緣板特征點(diǎn)6同線段4中點(diǎn)的距離h5；

計(jì)算導(dǎo)向葉片3的喉道面積時(shí)，半窗口中未知的寬度型線4用理論寬度型線代替；

根據(jù)公式wj＝wj-wj＇/2計(jì)算導(dǎo)向葉片3的半窗口寬度，半窗口寬度定義為半窗口的寬度型線和理論寬度型線之間的最小距離，其中j＝1～4；

通過下面公式計(jì)算窗口平均寬度wwj，

wwj＝(wj-1+wj)/2,(j＝2～4)；

ww1＝w1；

ww5＝w4；

通過公式求出單個(gè)半窗口或單個(gè)全窗口的喉道面積fi；

通過公式求出一組導(dǎo)向葉片3的喉道面積fg，其中i為窗口序號，n為每組導(dǎo)向葉片3包含的導(dǎo)向葉片3的個(gè)數(shù)；

通過公式求出導(dǎo)向器的喉道面積f，其中m為導(dǎo)向器包含的導(dǎo)向葉片3個(gè)數(shù)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。