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随着世界能源危机的出现,对高燃油率的航天航空业提出了挑战。而叶轮零件作为航空发动机的重要部件,其工作特性直接影响了发动机的整体性能。因此,研究叶片表面微结构对减阻性能影响,以减少叶片流动损失与能量耗散,提高其工作性能,是一项非常重要的任务。本文针对此问题,主要做了以下工作: (1)叶片表面微结构减阻性能研究。本文首先应用FLUENT软件对四种不同形状、尺寸的微结构减阻性能进行了模拟仿真,得到微结构减阻效果与其形状、无量纲尺寸之间的关系,结果表明:梯形槽的减阻效果最佳,且在无量纲尺寸s+=15.5时,减阻率达到最大,为12.12%;随后将梯形槽应用在叶轮叶片表面,并通过仿真验证了叶片表面微结构的减阻性能,结果表明,在叶片吸力面上,梯形槽的减阻率可达8.53%。 (2)叶片表面微结构刀位轨迹规划。首先建立了微结构加工对象叶轮的三维模型,根据加工微结构形状、尺寸设计了刀具,然后研究了刀轴矢量变化对微结构加工变形的影响,并以减小加工变形为目标重构了微结构加工区域,规划了叶片表面微结构刀位轨迹,最后对刀位信息进行了后置处理,得到了数控加工程序。 (3)叶片表面微结构加工仿真和实验。首先,使用UG软件生成了微结构加工对象叶轮的数控加工程序。然后,使用VERICUT软件对UG生成的叶轮加工程序和后置处理生成的微结构加工程序进行了刀轨仿真。最后,在本实验室五轴联动数控机床上对所有数控程序进行加工实验,验证了微结构加工刀位轨迹规划的可行性。