中国船舶重工集团公司第七0三研究所李宗全获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶重工集团公司第七0三研究所申请的专利一种具备反向转动功能的涡轮叶片设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116006271B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211543652.0,技术领域涉及:F01D5/14;该发明授权一种具备反向转动功能的涡轮叶片设计方法是由李宗全;安仲玉;马涛;霍玉鑫;牛夕莹;刘勋;姜海燕;傅琳设计研发完成,并于2022-12-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具备反向转动功能的涡轮叶片设计方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种具备反向转动功能的涡轮叶片设计方法,该方法充分考虑了具备反向转动功能的涡轮叶片的结构特点,即增加倒车叶片后,叶片质量增加,离心力增加,增加了涡轮结构强度设计的难度,并且正倒车叶片近似对称布置的结构特点,使得过渡段的结构设计较为复杂,除此之外,由于具备反向转动功能的涡轮叶片的振动问题相对突出。本发明提出的设计方法以降低叶片应力、避开共振、获得高可靠性、长寿命的涡轮叶片为目标,在设计方法中创新性的提出了具有预扭功能的过渡段、随形加强筋等设计方法。通过本发明提出的设计方法可以获得高可靠性、长寿命的涡轮叶片。本发明具有操作简单、考虑因素全面的特点。
本发明授权一种具备反向转动功能的涡轮叶片设计方法在权利要求书中公布了:1.一种具备反向转动功能的涡轮叶片设计方法,其特征在于,步骤如下: 步骤一、通过气动计算,得到正倒车叶片的气动型线、通流结构、叶片数量;根据倒车叶片数量和正车叶片数量,确定具备反向转动功能的涡轮叶片为1带N的结构,即1片正车叶片带N片倒车叶片; 步骤二、具备反向转动功能的涡轮叶片包括正车叶片、倒车叶片、过渡段、榫齿;正车叶片与倒车叶片通过过渡段进行连接,得到初步的具备反向转动功能的涡轮叶片结构; 步骤三、过渡段结构设计为中空结构,考虑到倒车叶片位于正车叶片顶部,倒车叶片叶型与正车叶片叶型相互交叉,导致过渡段位置存在较大的应力集中区域,过渡段结构除了使用周向加强筋外,将正车叶片延伸至倒车叶片的根部,使得过渡段中间位置增加了正车叶片随形的加强筋; 步骤四、将过渡段旋转一定角度,使得过渡段变为预扭结构,相邻叶片之间的过渡段相互配合,构成整圈结构,通过调整预扭角度来调整叶片固有频率,避免叶片发生共振; 步骤五、增加倒车叶片后,叶片质量增加,使榫齿连接位置的受力恶化,将倒车叶片设计为空心结构,中间使用加强筋连接叶身的叶盆侧和叶背侧; 步骤六、强度计算:在涡轮叶片强度计算时,考虑涡轮叶片在反转过程中搅动空气的生热情况,通过仿真计算获得涡轮叶片在额定工况下的反转生热量,计算额定工况下的涡轮叶片的温度场分布,以温度载荷、离心载荷、气动载荷、位移约束为边界完成强度计算和振动计算; 步骤七、通过强度计算获得涡轮叶片变形量,调整正倒车叶片的通流尺寸; 步骤八、在获得以上结果的基础上,调整涡轮叶片结构; 步骤九、针对大应力位置,对涡轮叶片进行结构优化,在榫齿位置可增加榫齿的轴向长度,或者调整榫齿型线,降低榫齿受力,在过渡圆角位置增加圆角尺寸,降低应力; 步骤十、重新进行强度计算和振动计算,当结果满足使用要求时,完成具备反向转动功能的涡轮叶片设计,否则重新调整涡轮叶片结构,重新进行计算,直至满足使用要求。
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