涡轮钻具叶片电解加工阴极工具设计

发布时间：2022-02-14 14:38

　　由于涡轮钻具叶片型线的设计愈加复杂,叶片的传统加工方法面临越来越多的加工难题。因此拟将电解加工技术应用于涡轮钻具叶片的制造领域,对涡轮钻具叶片电解加工阴极工具的设计进行了研究。以?127 mm涡轮钻具叶片的设计为例:首先基于多项式曲线拟合的方法,在MATLAB中编程计算绘制出最初的叶片曲线;然后将得到的曲线导入AutoCAD,根据理论计算得到的叶片几何参数修补得到叶片型线的几何图纸;最后将叶片型线导入GAMBIT有限元前处理软件进行网格划分,并在ANSYS Fluent软件中进行流场仿真分析,同时在Tecplot360软件中进行后处理得到流场中流体的流向图、速度云图及压力云图。结果表明利用这种方法设计的叶片可以满足实际工作状况的要求。研究内容和结果为涡轮钻具叶片的电解加工研究奠定了良好基础。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

涡轮钻具叶片的几何描述图

涡轮叶片叶型示意图如图2所示。叶片截面型线主要包括前缘、后缘、叶片吸力面以及叶片压力面。在进行涡轮叶片叶型的设计过程中,为了保证叶型表面速度和压力的均匀分布,设计时应注意:①保证叶片曲线光滑柔顺,降低水力损失;②保证各部分曲线连接处的曲率变化均匀,保证叶片截面型线光滑;③前、后缘应保证为圆弧,且分布的变化规律相同。

现在根据前述的涡轮叶片几何参数,求解上述未知数。建立如图3所示的平面直角坐标系(横纵坐标表示叶片的x、y取值),取涡轮轴流方向为X轴正方向,取叶片前缘水平线方向为Y轴正方向,■叶片节距处设为坐标原点。现设定初始条件:AB和AC为前缘的两条切线,前缘楔角∠BAC=φ1,过前缘圆心O1,直线AO1与Y轴反向夹角为β1k。EF和EG为后缘的两条切线,后缘楔角∠FEG=φ2,过后缘圆心O2,直线EO2与Y轴正方向夹角为β2k。前后缘半径分别为r1和r2,安装角为βm。设前缘圆心 Ο 1 ( x o1 ,y o1 ) ,其中 x o1 =r 1 ,y o1 = t 2 ,则可推导出弦长与前缘圆弧切点 f( x f ,y f ) ,则有:

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Bezier曲线的涡轮叶片造型方法[J]. 何顺,冯进,陈斌,刘倩倩,梅兰星.  长江大学学报(自科版). 2017(21)
[2]Φ127 mm涡轮钻具在干热岩钻井取心钻进中的试验研究[J]. 翁炜,张德龙,赵志涛,朱迪斯.  探矿工程(岩土钻掘工程). 2017(09)
[3]随钻测井用井下发电机系统的涡轮设计[J]. 荆宝德,王智明,曲海乐,高春甫,赵洁.  光学精密工程. 2012(03)
[4]基于解析及特征造型的涡轮冷却叶片参数化设计[J]. 虞跨海,李立州,岳珠峰.  推进技术. 2007(06)
[5]涡轮钻具叶栅水力性能仿真优化技术研究[J]. 刘孝光,潘培道,胡昌军.  冶金设备. 2007(01)
[6]国外电解加工的研究进展[J]. 朱荻.  电加工与模具. 2000(01)
[7]国外叶片锻造技术概况[J]. 全荣,陈尔昌,陈日曜.  航空工艺技术. 1994(04)

博士论文
[1]发动机叶片高精度电解加工阴极设计系统及实验研究[D]. 王蕾.南京航空航天大学 2006

硕士论文
[1]涡轮钻具叶片设计及CFD分析[D]. 贾雷.内蒙古工业大学 2013
[2]涡轮钻具涡轮叶片设计及水力性能仿真优化研究[D]. 赵洪波.中国地质大学(北京) 2012



本文编号：3624742