基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片

摘要

本公开涉及一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片，所述叶型具有前缘和后缘，所述前缘具有前缘点，所述设计方法包括：构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线；建立所述前缘的厚度曲线、所述后缘的厚度曲线、所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线和所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的厚度分布曲线；根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；根据所述吸力面的型线和压力面的型线，构造所述叶型。通过该设计方法，能够优化叶型的设计，使得设计出的叶型具有更小的气动损失和更高的气动效率。

权利要求

1.一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述叶型具有前缘和后缘，所述前缘具有前缘点，所述设计方法包括：构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线；

建立所述前缘的厚度曲线、所述后缘的厚度曲线、所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线和所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的厚度分布曲线；

根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；

根据所述吸力面的型线和压力面的型线，构造所述叶型；

其中，所述构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线，包括：根据所述前缘点、所述叶型的弦长和所述叶型的安装角，得到所述后缘的后缘点；

根据所述前缘点和所述后缘点，得出所述叶型的最大挠度点；

设置第一权重因子，并根据所述第一权重因子将所述前缘点和所述最大挠度点连接，以形成所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线；

设置第二权重因子，并根据所述第二权重因子将所述后缘点和所述最大挠度点连接，以形成所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线；

将所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线相连，以形成所述叶型的中弧线。

2.根据权利要求1所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述根据所述前缘点和所述后缘点，得出所述叶型的最大挠度点，包括：根据所述叶型的进口气流角，得到所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在所述前缘点的切线；

获得所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在所述后缘点的切线，且所述后缘点的切线与所述前缘点的切线相交于第一参考点；

设定第一比例因子和第二比例因子，并根据所述前缘点、所述后缘点、所述前缘点的切线、所述后缘点的切线和所述第一参考点，得到所述叶型的最大挠度点；

其中，所述设定第一比例因子和第二比例因子，并根据所述前缘点、所述后缘点、所述前缘点的切线、所述后缘点的切线和所述第一参考点，得到所述叶型的最大挠度点，包括：根据所述第一比例因子、所述前缘点、所述后缘点和所述第一参考点，在所述前缘点的切线上得到第二参考点并在所述后缘点的切线上得到第三参考点；

根据所述第二比例因子、所述第二参考点和所述第三参考点得到所述叶型的最大挠度点。

3.根据权利要求1所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述建立所述前缘的厚度曲线，包括：建立具有第一半径的前缘圆弧；

设定第一夹角，并建立与所述前缘圆弧相切且与水平方向之间具有所述第一夹角的第一切线，其中所述第一切线与所述前缘圆弧之间具有第一切点；

设定前缘椭圆的长半轴，并根据所述前缘椭圆的长半轴构造过所述前缘点并与所述第一切线在所述第一切点相切的前缘椭圆；

根据所述前缘椭圆，截取所述前缘点和所述第一切点之间的短弧，以得到所述前缘的厚度曲线。

4.根据权利要求1所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述建立所述后缘的厚度曲线，包括：建立具有第二半径的后缘圆弧；

设定第二夹角，并建立与所述后缘圆弧相切且与水平方向之间具有所述第二夹角的第二切线，其中所述第二切线与所述后缘圆弧之间具有第二切点；

设定后缘椭圆的长半轴，并根据所述后缘椭圆的长半轴构造过所述后缘点并与所述第二切线在所述第二切点相切的后缘椭圆；

根据所述后缘椭圆，截取所述后缘点和所述第二切点之间的短弧，以得到所述后缘的厚度曲线。

5.根据权利要求3所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线，包括：连接所述第一切点和所述前缘点，以得到所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第一切点处的辅助线；

根据所述叶型的最大厚度以及所述叶型在所述最大厚度处的位置，以得到第四参考点；

建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第四参考点处的切线，并与所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第一切点处的辅助线相交于第五参考点；

设定第三比例因子和第四比例因子，并根据所述第三比例因子、所述第四比例因子、所述第四参考点、所述第五参考点建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线。

6.根据权利要求5所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述根据所述第三比例因子、所述第四比例因子、所述第四参考点、所述第五参考点建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线，包括：根据所述第三比例因子，在所述第一切点处的切线上获取第六参考点，所述第六参考点位于所述第一切点和所述第五参考点之间；

根据所述第四比例因子，在所述第四参考点处的切线上获取第七参考点，所述第七参考点位于所述第四参考点和第五参考点之间；

设定第三权重因子，并根据所述第三权重因子、所述第一切点、所述第四参考点、所述第六参考点和所述第七参考点，建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线。

7.根据权利要求4所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述建立所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，包括：连接所述第二切点和所述后缘点，以得到所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第二切点处的辅助线；

根据所述叶型的最大厚度以及所述叶型在所述最大厚度处的位置，以得到第八参考点；

建立所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第八参考点处的切线，并与所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第二切点处的辅助线相交于第九参考点；

设定第五比例因子和第六比例因子，并根据所述第五比例因子、所述第六比例因子、所述第八参考点、所述第九参考点建立所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线。

8.根据权利要求1所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，其特征在于，所述根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面和压力面的型线，包括：提取所述厚度分布曲线在第一方向上的厚度值；

沿第二方向在所述中弧线的两侧均叠加所述厚度值，以形成所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；

其中，所述第一方向为所述叶型的弦的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直。

9.一种叶片，其特征在于，所述叶片采用上述权利要求1～8任意一项所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法设计的叶型。

说明书

基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片

技术领域

[0001] 本公开涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片。

背景技术

[0002] 目前，在机械制造技术领域中，通常采用简单的双曲螺旋线、二次圆弧曲线以及高次多项式曲线等曲线对可控扩散叶型进行组合设计，但是该设计方式无法使得叶型的曲率光滑过渡，从而导致流动速度出现局部突跃、气动损失加大，从而影响燃气轮机的整机效率。同时，对可控扩散叶型进行设计时，往往通过给定几何参数的方式进行叶型的设计，从而使得叶型的设计受到几何造型方法的限制，使得设计空间减小，设计灵活性变差，控制参数多、参数分布难以把握并且过于依赖设计人员经验，设计过程耗时大的问题。

[0003] 需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

[0004] 本公开目的在于提供一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片，该基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法能够优化叶型的设计，从而使得设计出的叶型能够具有更小的气动损失和更高的气动效率。

[0005] 本公开一方面提供了一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，所述叶型具有前缘和后缘，所述前缘具有前缘点，所述设计方法包括：

[0006] 构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线；

[0007] 建立所述前缘的厚度曲线、所述后缘的厚度曲线、所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线和所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的厚度分布曲线；

[0008] 根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；

[0009] 根据所述吸力面的型线和压力面的型线，构造所述叶型。

[0010] 在本公开的一种示例性实施例中，所述构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线，包括：

[0011] 根据所述前缘点、所述叶型的弦长和所述叶型的安装角，得到所述后缘的后缘点；

[0012] 根据所述前缘点和所述后缘点，得出所述叶型的最大挠度点；

[0013] 设置第一权重因子，并根据所述第一权重因子将所述前缘点和所述最大挠度点连接，以形成所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线；

[0014] 设置第二权重因子，并根据所述第二权重因子将所述后缘点和所述最大挠度点连接，以形成所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线；

[0015] 将所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线相连，以形成所述叶型的中弧线。

[0016] 在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述前缘点和所述后缘点，得出所述叶型的最大挠度点，包括：

[0017] 根据所述叶型的进口气流角，得到所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在所述前缘点的切线；

[0018] 获得所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在所述后缘点的切线，且所述后缘点的切线与所述前缘点的切线相交于第一参考点；

[0019] 设定第一比例因子和第二比例因子，并根据所述前缘点、所述后缘点、所述前缘点的切线、所述后缘点的切线和所述第一参考点，得到所述叶型的最大挠度点；

[0020] 其中，所述设定第一比例因子和第二比例因子，并根据所述前缘点、所述后缘点、所述前缘点的切线、所述后缘点的切线和所述第一参考点，得到所述叶型的最大挠度点，包括：

[0021] 根据所述第一比例因子、所述前缘点、所述后缘点和所述第一参考点，在所述前缘点的切线上得到第二参考点并在所述后缘点的切线上得到第三参考点；

[0022] 根据所述第二比例因子、所述第二参考点和所述第三参考点得到所述叶型的最大挠度点。

[0023] 在本公开的一种示例性实施例中，所述建立所述前缘的厚度曲线，包括：

[0024] 建立具有第一半径的前缘圆弧；

[0025] 设定第一夹角，并建立与所述前缘圆弧相切且与水平方向之间具有所述第一夹角的第一切线，其中所述第一切线与所述前缘圆弧之间具有第一切点；

[0026] 设定前缘椭圆的长半轴，并根据所述前缘椭圆的长半轴构造过所述前缘点并与所述第一切线在所述第一切点相切的前缘椭圆；

[0027] 根据所述前缘椭圆，截取所述前缘点和所述第一切点之间的短弧，以得到所述前缘的厚度曲线。

[0028] 在本公开的一种示例性实施例中，所述建立所述后缘的厚度曲线，包括：

[0029] 建立具有第二半径的后缘圆弧；

[0030] 设定第二夹角，并建立与所述后缘圆弧相切且与水平方向之间具有所述第二夹角的第二切线，其中所述第二切线与所述后缘圆弧之间具有第二切点；

[0031] 设定后缘椭圆的长半轴，并根据所述后缘椭圆的长半轴构造过所述后缘点并与所述第二切线在所述第二切点相切的后缘椭圆；

[0032] 根据所述后缘椭圆，截取所述前缘点和所述第二切点之间的短弧，以得到所述后缘的厚度曲线。

[0033] 在本公开的一种示例性实施例中，所述建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线，包括：

[0034] 连接所述第一切点和所述前缘点，以得到所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第一切点处的辅助线；

[0035] 根据所述叶型的最大厚度以及所述叶型在所述最大厚度处的位置，以得到第四参考点；

[0036] 建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第四参考点处的切线，并与所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第一切点处的辅助线相交于第五参考点；

[0037] 设定第三比例因子和第四比例因子，并根据所述第三比例因子、所述第四比例因子、所述第四参考点、所述第五参考点建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线。

[0038] 在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述第三比例因子、所述第四比例因子、所述第四参考点、所述第五参考点建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线，包括：

[0039] 根据所述第三比例因子，在所述第一切点处的切线上获取第六参考点，所述第六参考点位于所述第一切点和所述第五参考点之间；

[0040] 根据所述第四比例因子，在所述第四参考点处的切线上获取第七参考点，所述第七参考点位于所述第四参考点和第五参考点之间；

[0041] 设定第三权重因子，并根据所述第三权重因子、所述第一切点、所述第四参考点、所述第六参考点和所述第七参考点，建立所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线。

[0042] 在本公开的一种示例性实施例中，所述建立所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，包括：

[0043] 连接所述第二切点和所述后缘点，以得到所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第二切点处的辅助线；

[0044] 根据所述叶型的最大厚度以及所述叶型在所述最大厚度处的位置，以得到第八参考点；

[0045] 建立所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第八参考点处的切线，并与所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在所述第二切点处的辅助线相交于第九参考点；

[0046] 设定第五比例因子和第六比例因子，并根据所述第五比例因子、所述第六比例因子、所述第八参考点、所述第九参考点建立所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线。

[0047] 在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面和压力面的型线，包括：

[0048] 提取所述厚度分布曲线在第一方向上的厚度值；

[0049] 将所述厚度值沿第二方向叠加在所述中弧线的两侧，以形成所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；

[0050] 其中，所述第一方向为所述叶型的弦的方向，所述第二方向与所述第一方向垂直。

[0051] 本公开另一方面提供了一种叶片，所述叶片采用上述任意一项所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法设计的叶型。

[0052] 本公开提供的技术方案可以达到以下有益效果：

[0053] 本公开所提供的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法通过非均匀有理B样条曲线来构造叶型的中弧线以及叶型的厚度分布曲线，能够解决叶型曲率不能够平滑过渡的问题，并且能够减少气动损失，提高叶型的气动效率。同时，通过引入非均匀有理B样条曲线能够使得设计手段和设计方式灵活多样，为叶型叶型曲线、曲面的拼接、拟合和光顺操作提供更多的自由度，进而增强了叶型的设计空间。

[0054] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

[0055] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0056] 图1示出了根据本公开一示例性实施例的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法的流程示意图；

[0057] 图2示出了根据本公开一示例性实施例的形成中弧线的示意图；

[0058] 图3示出了根据本公开一示例性实施例的形成前缘的厚度曲线的示意图；

[0059] 图4示出了根据本公开一示例性实施例的形成后缘的厚度曲线的示意图；

[0060] 图5示出了根据本公开一示例性实施例的形成前缘厚度的非均匀有理B样条曲线的示意图；

[0061] 图6示出了根据本公开一示例性实施例的形成后缘厚度的非均匀有理B样条曲线的示意图；

[0062] 图7示出了根据本公开一示例性实施例的形成吸力面的型线和压力面的型线的示意图。

[0063] 附图标记说明：

[0064] 1、弦；2、前缘点的切线；3、后缘点的切线；4、中弧线；5、第一切点处的辅助线；6、前缘的厚度曲线；7、第二切点处的辅助线；8、后缘的厚度曲线；9、第四参考点处的切线；10、前缘厚度的非均匀有理B样条曲线；11、第八参考点处的切线；12、后缘厚度的非均匀有理B样条曲线；13、吸力面的型线；14、压力面的型线。

具体实施方式

[0065] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

[0066] 虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

[0067] 用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

[0068] 本公开首先提供了一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，该基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法可以用于具有可控扩散叶型的设计，但不限于此，也可以用于具有其他叶型的设计，可以根据实际需要选择。该采用该叶型的叶片可以用于压气机，但不限于此。通过本公开所提供的基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法设计出的叶型能够，减少气动损失，提高采用该叶型的叶片的气动效率和压气机的整机效率。

[0069] 上述叶型可以具有前缘和后缘，其中前缘可以具有前缘点。如图1～7所示，该基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法可以包括以下步骤：

[0070] S10、构造前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成叶型的中弧线4；

[0071] S20、建立前缘的厚度曲线6、后缘的厚度曲线8、前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10和后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12，以形成叶型的厚度分布曲线；

[0072] S30、根据叶型的中弧线4和叶型的厚度分布曲线，获得叶型的吸力面的型线13和压力面的型线14；

[0073] S40、根据吸力面的型线13和压力面的型线14，构造叶型。

[0074] 下面对上述各个步骤进行详细说明：

[0075] 在步骤S10中，如图2所示，可以构造前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成叶型的中弧线4。具体地，可以根据前缘点O、叶型的弦1长和叶型的安装角α，得到叶型后缘的后缘点Q。举例而言：可以建立坐标系，其中X轴为横坐标轴，Y轴为纵坐标轴，可以以叶型的前缘点O为坐标原点，叶型的弦1长可以为L，叶型的安装角可以为α，从而使得叶型的弦1与竖直方向的夹角为α时，叶型的弦1远离前缘点O的一端即为后缘点Q。

[0076] 进一步的，可以根据前缘点O和后缘点Q，得出叶型的最大挠度点D。具体地：可以根据叶型的进口气流角β，得到前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在前缘点的切线2。举例而言：当叶型的前缘点O为坐标原点，进口气流角为β时，可以过该前缘点O做一条与竖直方向夹角为β的直线，该直线即可以为前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在前缘点的切线2。

[0077] 更进一步的，可以获得后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在后缘点的切线3，且后缘点的切线3与前缘点的切线2可以相交于第一参考点A。举例而言：后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在后缘点的切线3的一阶导数为0，此时后缘点的切线3可以为水平线。可以理解的是，可以通过后缘点Q绘制一条水平线，从而该水平线即为后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在后缘点的切线3。

[0078] 将前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在前缘点的切线2和后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在后缘点的切线3延长即可相交于一点，该点即为第一参考点A。

[0079] 接下来，可以设定第一比例因子K1和第二比例因子K2，并根据前缘点O、后缘点Q、前缘点的切线2、后缘点的切线3和第一参考点A，得到叶型的最大挠度点D。具体地：可以根据第一比例因子K1、前缘点O、后缘点Q和第一参考点A在前缘点的切线2上得到第二参考点B并在后缘点的切线3上得到第三参考点C。举例而言：该第一比例因子K1可以为前缘点O到第二参考点B之间的距离与第二参考点B到第一参考点A之间的距离的比值，也可以为后缘点Q到第三参考点C之间的距离与第三参考点C到第一参考点A之间的距离的比值。从而，通过该第一比例因子K1，可以在前缘点的切线2上准确获得第二参考点B并在后缘点的切线3上准确获得第三参考点C。

[0080] 进一步的，可以根据第二比例因子K2、第二参考点B和第三参考点C得到叶型的最大挠度点D。举例而言：该第二比例因子K2可以为第二参考点B到最大挠度点D之间的距离与第三参考点C到最大挠度点D之间的距离。从而，通过该第二比例因子K2，可以准确获得叶型的最大挠度点D。

[0081] 可以设置第一权重因子，并根据该第一权重因子将前缘点O和最大挠度点D连接，以形成前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线。同时，可以设置第二权重因子，并根据该第二权重因子将后缘点Q和最大挠度点D连接，以形成后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线。

[0082] 需要说明的是，该第一权重因子的数值可以与第二权重因子的数值相同，但也可以不同，本公开对此不做限定，可以根据实际需要设置。另外，权重因子的改变可以改变非均匀有理B样条曲线的弯度，当权重因子为0时，非均匀有理B样条曲线为直线；当权重因子大于0时，非均匀有理B样条曲线为弯曲的线条，并且随着权重因子的增加非均匀有理B样条曲线的弯度会逐渐增加。

[0083] 从而，本公开通过使用非均匀有理B样条曲线，能够使其设计手段和方式更加灵活多样，为曲线、曲面的拼接、拟合、光顺操作提供了更多自由度，增大了叶型的曲线的调控能力，进而增大了叶型的设计灵活性和设计空间。

[0084] 进一步的，可以将前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线相连，以形成叶型的中弧线。需要说明的是。连接前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线时，需要将两条非均匀有理B样条曲线在最大挠度点D处的端点相连。

[0085] 在步骤S20中，可以建立前缘的厚度曲线6、后缘的厚度曲线8、前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10和后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12，以形成叶型的厚度分布曲线。

[0086] 具体地，如图3所示，可以建立具有第一半径r1的前缘圆弧，设定第一夹角λ1，并建立与前缘圆弧相切且与水平方向之间具有第一夹角λ1的第一切线，其中该第一切线与前缘圆弧之间可以具有第一切点E。

[0087] 接下来可以设定前缘椭圆的长半轴，并根据前缘椭圆的长半轴构造过前缘点O并与第一切线在第一切点E相切的前缘椭圆。举例而言：可以根据前缘圆弧的长半轴和第一切点E求得前缘椭圆的解析式，根据前缘椭圆的解析式可以得到前缘椭圆。

[0088] 根据上述前缘椭圆，可以截取前缘点O和第一切点E之间的短弧，以得到前缘的厚度曲线6。可以理解的是，在前缘椭圆中，前缘点O和第一切点E之间具有两条弧线，其中较短的一条弧线为上述所述的短弧。

[0089] 另外，如图4所示，可以建立具有第二半径r2的后缘圆弧，设定第二夹角λ2，并建立与后缘圆弧相切且与水平方向之间具有第二夹角λ2的第二切线，其中该第二切线与后缘圆弧之间可以具有第二切点F。

[0090] 接下来可以设定后缘椭圆的长半轴，并根据后缘椭圆的长半轴构造过后缘点Q并与第二切线在第二切点F相切的后缘椭圆。举例而言：可以根据后缘圆弧的长半轴和第二切点求得后缘椭圆的解析式，根据后缘椭圆的解析式可以得到后缘椭圆。

[0091] 根据上述后缘椭圆，可以截取后缘点Q和第二切点F之间的短弧，以得到后缘的厚度曲线8。可以理解的是，在后缘椭圆中，后缘点Q和第二切点F之间具有两条弧线，其中较短的一条弧线为上述所述的短弧。

[0092] 进一步的，如图5所示，可以连接第一切点E和前缘点O，以得到前缘厚度的非均匀有理B样条曲线在第一切点处的辅助线5。

[0093] 再根据叶型的最大厚度以及叶型在最大厚度处的位置S，得到第四参考点G。需要说明的是，由于后面步骤中需要在中弧线4上叠加叶型的厚度，而中弧线4位于叶型的中间位置，从而此处需要用叶型最大厚度的一半来得到第四参考点G。即：叶型在最大厚度处的位置S即为第四参考点G的横坐标，叶型最大厚度的一半即为第四参考点G的纵坐标。

[0094] 得到第四参考点G后，可以建立前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10在第四参考点处的切线9，并与前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10在第一切点处的辅助线5相交于第五参考点H。

[0095] 可以设定第三比例因子K3和第四比例因子K4，并根据第三比例因子K3、第四比例因子K4、第四参考点G、第五参考点H建立前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10。具体地：

[0096] 可以根据第三比例因子K3，在第一切点处的辅助线5上获取第六参考点I，该第六参考点I可以位于第一切点E和第五参考点H之间。举例而言：该第三比例因子K3可以为第一切点E到第六参考点I之间的距离与第五参考点H到第六参考点I之间的距离的比值。从而，根据第一切点E到第五参考点H之间的距离，即可得到第六参考点I。

[0097] 可以根据第四比例因子K4，在第四参考点处的切线9上获取第七参考点J，该第七参考点J可以位于第四参考点G和第五参考点H之间。举例而言：该第四比例因子K4可以为第四参考点G到第七参考点J之间的距离与第五参考点H到第七参考点J之间的距离的比值。从而，根据第四参考点G和第五参考点H之间的距离，即可得到第七参考点J。

[0098] 可以设定第三权重因子，并根据第三权重因子、第一切点E、第四参考点G、第六参考点I和第七参考点J，建立前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10。需要说明的是，通过改变第三权重因子的数值对前缘厚度的非均匀有理B样条曲线的样式进行改变。

[0099] 更进一步的，如图6所示，可以连接第二切点F和后缘点Q，以得到后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12在第二切点处的辅助线7。

[0100] 再根据叶型的最大厚度以及叶型在最大厚度处的位置S，得到第八参考点M。需要说明的是，由于后面步骤中需要在中弧线4上叠加叶型的厚度，而中弧线4位于叶型的中间位置，从而此处需要用叶型最大厚度的一半来得到第八参考点M。即：叶型在最大厚度处的位置即为第八参考点M的横坐标，叶型最大厚度的一半即为第八参考点M的纵坐标。

[0101] 得到第八参考点M后，可以建立后缘厚度的非均匀有理B样条曲线在第八参考点处的切线11，并与后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12在第二切点处的辅助线7相交于第九参考点N。

[0102] 可以设定第五比例因子K5和第六比例因子K6，并根据第五比例因子K5、第六比例因子K6、第八参考点M、第九参考点N建立后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12。具体地：

[0103] 可以根据第五比例因子K5，在第二切点处的辅助线7上获取第十参考点P，该第十参考点P可以位于第二切点F和第九参考点N之间。举例而言：该第五比例因子K5可以为第二切点F到第十参考点P之间的距离与第九参考点N到第十参考点P之间的距离的比值。从而，根据第二切点F到第九参考点N之间的距离，即可得到第十参考点P。

[0104] 可以根据第六比例因子K6，在第八参考点处的切线11上获取第十一参考点R，该第十一参考点R可以位于第八参考点M和第九参考点N之间。举例而言：该第六比例因子K6可以为第八参考点M到第十一参考点R之间的距离与第九参考点N到第十一参考点R之间的距离的比值。从而，根据第八参考点M和第九参考点N之间的距离，即可得到第十一参考点R。

[0105] 可以设定第四权重因子，并根据第四权重因子、第二切点F、第八参考点M、第十参考点p和第十一参考点R，建立后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12。需要说明的是，通过改变第四权重因子的数值对后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12的样式进行改变。

[0106] 可以将前缘的厚度曲线6、后缘的厚度曲线8、前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10和后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12相互连接，以形成叶型的厚度分布曲线。具体地，可以将前缘的厚度曲线6中第一切点E所在的一端和前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10中第一切点E所在的一端连接，再将前缘厚度的非均匀有理B样条曲线10中第四参考点G所在的一端与后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12中第八参考点M所在的一端连接，最后将后缘厚度的非均匀有理B样条曲线12中第二切点F所在的一端与后缘的厚度曲线8中第二切点F所在的一端连接，从而最终形成叶型的厚度分布曲线。本公开对上述各条曲线的连接顺序不做限定，可以根据实际需要调整。

[0107] 另外，本公开对第一比例因子K1、第二比例因子K2、第三比例因子K3、第四比例因子K4、第五比例因子K5、第六比例因子K6、第一权重因子、第二权重因子、第三权重因子和第四权重因子的具体数值不做限定，均可以根据设计过程中的实际需要进行选择，均在本公开的保护范围之内。

[0108] 在步骤S30中，如图7所示，可以根据叶型的中弧线4和叶型的厚度分布曲线，获得叶型的吸力面的型线13和压力面的型线14。具体地：

[0109] 可以提取厚度分布曲线在第一方向W上的厚度值，该第一方向W可以为叶型的弦1方向。例如：可以以叶型的弦1作为坐标轴，将叶型的厚度分布曲线沿第一方向W进行分割，以形成多个第一分割点。每个第一分割点在以弦1为坐标轴上均可以具有一个相对应的坐标。其中，获取该第一分割点在弦1上的坐标值的方法可以为：过该第一分割点沿第二方向Z做一条辅助线，延长该辅助线并与坐标轴相交，从而该辅助线与坐标轴相交的点对应的值即为该第一分割点的在弦1上的坐标值。需要说明的是，上述第二方向与第一方向垂直。

[0110] 进一步的，可以以叶型的弦1作为坐标轴，将叶型的中弧线4沿第一方向W进行分割，以形成多个第二分割点T。并获取每个第二分割点T的在弦1上的坐标值。此处对获取第二分割点T在弦1上的坐标值的方法不再进行详细说明，具体参见上述对获取第一分割点在弦1上的坐标值的方法的描述。

[0111] 更进一步的，可以将厚度值沿第二方向Z叠加在中弧线4的两侧，以形成叶型的吸力面的型线13和压力面的型线14。具体地：

[0112] 可以将在弦1上坐标值一样的第一分割点和第二分割点T进行一一对应，并将每个第一分割点对应的厚度值沿第二方向Z叠加在与其相对应的第二分割点T处，从而形成第一叠加点U和第二叠加点V，其中第一叠加点U和第二叠加点V分别位于中弧线4的两侧。最后将所有第一叠加点U一一连接以形成叶型的吸力面的型线13，将所有第二叠加点V一一连接以形成叶型的压力面的型线14。

[0113] 在步骤S40中，可以根据上述吸力面的型线13和压力面的型线14，构造叶型。具体地，通过吸力面的型线13和压力面的型线14可以得到叶型的一个纵向截面的形状，根据该纵向截面的形状可以构造叶型，从而完成叶型的设计。

[0114] 另外，本公开还可以将上述各个步骤进行编程，从而生成一种计算机程序，并将其存储在计算机可读介质内。可以将在上述各个步骤中所用到的所有参数输入到该程序中，通过该程序自动运行上述各个步骤，从而自动生成叶型的吸力面的型线13的形状、压力面的型线14的形状以及叶型的形状。

[0115] 本公开另一方面提供了一种叶片，该叶片可以采用上述所述的基于非均匀有理B样条曲线的叶片的设计方法设计的叶型。

[0116] 通过上述叶型设计方法设计出的叶型能够解决叶型曲率不能够平滑过渡的问题，并且能够减少气动损失，提高采用该叶型的叶片的气动效率。同时，由于本公开在设计叶型的过程中引入了非均匀有理B样条曲线，从而本公开能够使得叶型的设计手段和设计方式灵活多样，为叶片的叶型曲线、曲面的拼接、拟合和光顺操作提供更多的自由度，进而增强了叶型的设计空间，同时增强了叶片的设计空间。

[0117] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。