一种涡轮叶片外流域建模方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种涡轮叶片外流域建模方法和装置；所述方法包括：导入涡轮动叶模型，所述涡轮动叶模型包括二次流入口管道、叶片；以所述二次流入口管道为基准，构建二次流入口区域的流体域，形成第一流体域；识别所述叶片的特征，构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，形成第二流体域；导入所述叶片的装配特征参数，根据所述装配特征参数构建第三流体域；根据第一流体域、第二流体域和第三流体域确定涡轮叶片的完整流体域。本申请的方案在建模过程中，充分考虑了涡轮叶片的装配特征，使流体域更加贴合涡轮叶片的实际使用工况，提高了工程中对于涡轮叶片的CFD计算的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片外流域建模方法和装置


[0001]本申请涉及航空发动机涡轮叶片流体动力学
，具体涉及一种涡轮叶片外流域建模方法和装置。

技术介绍

[0002]航空涡轮发动机是国家最顶尖技术代表之一，象征着国家最高的工业水平。由于其对军事和国民经济的建设具有十分重要的作用，受到各工业国家的重视。涡轮是航空发动机的心脏，而涡轮叶片又是涡轮最重要的组成部分，其性能对航空涡轮发动机至关重要。涡轮叶片在极其恶劣的环境下工作，涡轮前温度已经远远超过了材料的耐受极限，因此引进了多种冷却结构及涂层以降低叶片上的实际温度。涡轮叶片上的温度分布对叶片热应力，蠕变等都有很大的影响。然而受限于涡轮叶片的实验的难度，现有技术方案无法准确地测量出涡轮叶片上的温度，只能借助数值模拟分析进行温度场的计算，为后续工作提供温度场的数据。
[0003]相关技术中，在对叶片进行CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）分析的时候，需要构造流体计算区域。而在进行流体计算域的构建过程中，不仅要考虑叶片自身复杂的冷却机构，也要考虑涡轮叶片与涡轮其他部分的装配关系，如导叶上缘板和动叶外环前间隙、盘前封严、盘后封严、缘板冷却、叶身冷却、缘板周向装配间隙等一系列装配特征。而且对于非轴对称端壁叶片，由于存在缘板周向装配间隙，会导致缘板左右两侧不对称，给流体计算域的周期性构建带来了极大的困难。

技术实现思路

[0004]为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种涡轮叶片外流域建模方法和装置。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供一种涡轮叶片外流域建模方法，包括：导入涡轮动叶模型，所述涡轮动叶模型包括二次流入口管道、叶片；以所述二次流入口管道为基准，构建二次流入口区域的流体域，形成第一流体域；识别所述叶片的特征，构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，形成第二流体域；导入所述叶片的装配特征参数，根据所述装配特征参数构建第三流体域；根据第一流体域、第二流体域和第三流体域确定涡轮叶片的完整流体域。
[0006]进一步地，所述构建二次流入口区域的流体域，包括：以所述二次流入口管道为基准，结合所述叶片缘板以下的流体域的特点，构建二次流入口区域的流体域，形成第一流体域；其中，所述叶片缘板以下的流体域，是叶片缘板下方的冷流的流道。
[0007]进一步地，所述识别所述叶片的特征，包括：识别所述叶片的模型特征，判断其缘板的两侧特征是否符合周期性的规则。
[0008]进一步地，所述构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，包括：如果缘板的两侧特征符合周期性的规则，则任取缘板一侧为基准，结合叶片中弧面的曲率特征，构造缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的左右周期性面。
[0009]进一步地，所述构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，包括：如果缘板的两侧特征不符合周期性的规则，则选取缘板两侧中较低的一侧为基准，再结合叶片中弧面的曲率特征，构造缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的左右周期性面。
[0010]进一步地，所述形成第二流体域之后，还包括：检查所述第二流体域是否贴合所述叶片的模型特征；检查所述第二流体域是否满足以下关系：；其中，为所述第二流体域的两侧和转轴组成的角度，m为一个周期的动叶的数量。
[0011]进一步地，所述叶片的装配特征参数包括如下项中的至少一项：所述叶片的Hub线和Shroud线、所述叶片的导叶上缘板和动叶外环前间隙值、缘板周向装配间隙值。
[0012]进一步地，根据所述装配特征参数构建第三流体域，包括：以所述装配特征参数为基础，构建叶片中面草图；将草图左右旋转大于的角度，形成第三流体域。
[0013]进一步地，所述根据第一流体域、第二流体域和第三流体域确定涡轮叶片的完整流体域，包括：将所述第二流体域和所述第三流体域求交集，获得第四流体域；将所述第一流体域和所述第四流体域求并集，形成涡轮叶片的完整流体域。
[0014]根据本申请实施例的第二方面，提供一种涡轮叶片外流域建模装置，包括：导入模块，用于导入涡轮动叶模型，所述涡轮动叶模型包括二次流入口管道、叶片；第一构建模块，用于以所述二次流入口管道为基准，构建二次流入口区域的流体域，形成第一流体域；第二构建模块，用于识别所述叶片的特征，构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，形成第二流体域；第三构建模块，用于导入所述叶片的装配特征参数，根据所述装配特征参数构建第三流体域；确定模块，用于根据第一流体域、第二流体域和第三流体域确定涡轮叶片的完整流体域。
[0015]本申请的实施例提供的技术方案具备以下有益效果：本申请的方案在建模过程中，充分考虑了涡轮叶片的装配特征，使流体域更加贴合涡轮叶片的实际使用工况，提高了工程中对于涡轮叶片的CFD计算的准确性。
[0016]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
能限制本申请。
附图说明
[0017]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0018]图1是根据一示例性实施例示出的一种涡轮叶片外流域建模方法的流程图。
[0019]图2是本专利技术实施例的一种涡轮叶片流体计算域建模方法流程图。
[0020]图3是本专利技术实施例的一种二次流入口管道的形态示意图。
[0021]图4是本专利技术实施例的一种流体计算域下半部分（流体域1）示意图。
[0022]图5是本专利技术实施例的一种流体计算域的周期性面示意图。
[0023]图6是本专利技术实施例的一种流体域2的示意图。
[0024]图7是本专利技术实施例的一种流体计算域的中面示意图。
[0025]图8是本专利技术实施例的一种流体域3示意图。
[0026]图9是本专利技术实施例的一种流体域4示意图。
[0027]图10是本专利技术实施例的一种整个流体域（流体域5）示意图。
具体实施方式
[0028]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和装置的例子。
[0029]在进行涡轮叶片CFD计算的流体计算域的构建的时候，不仅要考虑叶片自身复杂的冷却机构，还要考虑涡轮叶片与涡轮其他部分的装配关系。而且对于非轴对称端壁叶片，由于存在缘板周向装配间隙，会导致缘板左右两侧不对称，给流体计算域的周期性构建带来了极大的问题。为了解决这些问题，本专利技术提出一种涡轮叶片外流域建模方法。
[0030]图1是根据一示例性实施例示出的一种涡轮叶片外流域建模方法的流程图。该方法可以包括以下步骤：步骤S1、导入涡轮动叶模型，所述涡轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片外流域建模方法，其特征在于，包括：导入涡轮动叶模型，所述涡轮动叶模型包括二次流入口管道、叶片；以所述二次流入口管道为基准，构建二次流入口区域的流体域，形成第一流体域；识别所述叶片的特征，构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，形成第二流体域；导入所述叶片的装配特征参数，根据所述装配特征参数构建第三流体域；根据第一流体域、第二流体域和第三流体域确定涡轮叶片的完整流体域。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片外流域建模方法，其特征在于，所述构建二次流入口区域的流体域，包括：以所述二次流入口管道为基准，结合所述叶片缘板以下的流体域的特点，构建二次流入口区域的流体域，形成第一流体域；其中，所述叶片缘板以下的流体域，是叶片缘板下方的冷流的流道。3.根据权利要求1所述的涡轮叶片外流域建模方法，其特征在于，所述识别所述叶片的特征，包括：识别所述叶片的模型特征，判断其缘板的两侧特征是否符合周期性的规则。4.根据权利要求3所述的涡轮叶片外流域建模方法，其特征在于，所述构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，包括：如果缘板的两侧特征符合周期性的规则，则任取缘板一侧为基准，结合叶片中弧面的曲率特征，构造缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的左右周期性面。5.根据权利要求3所述的涡轮叶片外流域建模方法，其特征在于，所述构造所述叶片的缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的周期性面，包括：如果缘板的两侧特征不符合周期性的规则，则选取缘板两侧中较低的一侧为基准，再结合叶片中弧面的曲率特征，构造缘板周向装配间隙冷流入口和流体域的左右周期性面。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志勋，程浩，赵彦超，杜建冲，杜江铎，范婷婷，岳珠峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：