其中,αAS 為失速開始時的攻角,CD,s 是攻角為αAS 時的阻力系數(shù),CL,s 是攻角為αAS 時的升力系數(shù),CD,max 為失速區(qū)域最大阻力系數(shù),μ=r/R。
由于制造工藝的要求,葉片的相對厚度一般是單調(diào)變化的。因而所選的幾種翼型只是葉片中的幾個截面,而大部分截面則為這些翼型之間的過渡翼型。因此,確定過渡翼型的氣動特性和幾何外形在葉片設(shè)計中十分重要。可以采用基于厚度加權(quán)的過渡翼型計算方法。采用翼型坐標(biāo)數(shù)據(jù)沿厚度的線性平均,過渡翼型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為:y=y2 (t-t1)/(t2-t1)+y1(1-(t-t1)/(t2-t1))
其中t2 和t1 分別為所選過渡翼型兩側(cè)的設(shè)計翼型的截面相對厚度(實際厚度與弦長之比),且t2>t1,y2 和y1 分別為過渡翼型兩側(cè)的設(shè)計翼型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)或氣動數(shù)據(jù),y 為計算得到的過渡翼型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)或氣動數(shù)據(jù)。圖3 為相對厚度為0.165 的過渡翼型外形,由圖4 可以看出,插值計算結(jié)果與Xfoil 計算結(jié)果非常接近。因此,能夠用設(shè)計翼型截面的數(shù)據(jù)插值得到過渡翼型的截面幾何形狀和氣動數(shù)據(jù)。

圖3過渡翼型幾何坐標(biāo)

圖4 過渡翼型氣動特性實際計算結(jié)果與差值計算結(jié)果對比
2.3 翼型設(shè)計點的選擇
通常認(rèn)為翼型設(shè)計點選擇在升阻比最大的位置,而對于多翼型設(shè)計而言,設(shè)計結(jié)果要兼顧幾何連續(xù)性等方面的要求。這里討論選取不同的設(shè)計點對葉片設(shè)計結(jié)果的影響。
A. 單翼型葉片設(shè)計
取NACA 63-618 翼型做單翼型的葉輪設(shè)計,風(fēng)輪直徑取R=26.6m,設(shè)計葉尖速比為7。