儒科夫斯基翼型用于液力变矩器叶型设计(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:4

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(2)改进骨线转角的变化规律

骨线转角变化规律的解决方法，实质上是如何将一个等曲率变化的规律转换成不等曲率变化的规律。也就是说，要把圆转换成其它二次以上曲线。笔者研究了它们之间的关系，找到了一种方法，称之为“缩放法”。其原理是，将圆弧沿其弦的方向按某一特定的规律进行缩小或放大，就得到了另外一条曲线。这里，缩、放的比例尺必须是个变量。由于圆弧是可解析的，所以缩放以后的曲线也是可解析的，从而也就可以求出叶片进、出口角值。图3表示出由儒氏翼型(图3ａ)缩放成实用叶型的过程。翼型经缩放后变成图3ｂ的形式。根据叶型尾部最小厚度的要求截去一段尾部，经坐标旋转、平移之后并转换成常用的ＸＯＹ坐标系，便得到图3ｃ的实用叶型。为便于比较，在图3ｃ上同时画出用手工作图法设计的原有叶型，以虚线表示。两者相比可以看出，在保证尾部有足够厚度和有同样的轴面流线长度Ｌｍ的情况下，其后半部分到尾部型线看不出什么区别，不同的只有头部。而头部是必须有区别的，因为原有叶型的头部是一段大圆弧，而新叶型则不是圆弧。由此可见，用儒氏翼型进行缩放设计出的叶型完全可以模拟出已有的叶型来。同理，亦可以按给定的上述参数如Ｌｍ、β1、β2等，设计出全新的叶型。

(3)曲率的连续性

新叶型的另一个优点是全线曲率变化的连续性。因为它的轮廓由一条有连续函数的曲线所构成，而不像传统叶型由圆弧加其它曲线衔接而成。新、老叶型曲率变化见图4，其表达方法是沿叶型边界求若干点的曲率，在其法线方向以一定比例截取曲率值。连接各曲率值的顶点描绘曲线，此图称之为“曲率梳”。图4ａ为新叶型，图4ｂ为计算叶型，图4ｃ为手工作图叶型。为便于表达工作面和非工作面的曲率梳形状，特将两面拉开一定距离。对各叶型曲率梳的比较可以看出，新叶型曲率变化最为连续和平滑。只是尾部有些波动，但因尾部已截去一段，此缺点可以避免。老的计算叶型曲率的变化，分段比较连续且变化平缓，但在不同曲线连接点处曲率变化比较剧烈。手工绘图叶型不仅数值误差大，由于在作图中曲率变化难以精确控制，所以出现多处波动也是必然的果。

5 结论

(1)液力变矩器叶型设计的发展要求叶型函数的可解析化，儒氏翼型符合这一原则，因此它可以作为一种叶型设计的基础。
(2)对儒氏翼型进行某种改进可以满足液力变矩器一部分叶型设计的的要求，通过各种不同的伸缩方法可以生成不同类型的平面叶型，尤其适用于流线型大头短叶片的设计。
(3)从曲率梳的对比可以看出，改进后的新叶型由于良好的头部形状和平滑的曲率变化规律，因此它比老叶型有更好的流体动力学特性。
(4)新的计算叶型设计方法与手工设计方法相比，有无可比拟的优越性。可解析叶型便于与ＣAＤ、ＣAＭ相结合，是今后的发展方向。
(5)笔者对儒氏翼型的改进仅仅是一个开始，尚有进一步值得开展工作的空间。

参考文献
1 A·Ｈ·巴特勒雪夫著．流体力学．北京：高等教育出版
社，1958
2 《数学手册》编写组．数学手册．北京：人民教育出版社，
1979

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