本发明专利技术提供一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法、装置及设备，该方法包括：获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数；分别计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值；基于各组合参数对应的概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度；分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速；从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数；分别计算各备选组合参数在其对应最优转速下的涡轮转子质量，并基于涡轮转子质量的排序结果从各备选组合参数中筛选目标组合参数。通过本发明专利技术提供的发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法、装置及设备，能够有效筛选目标组合参数，便于对涡轮转子轻量化设计。量化设计。量化设计。
【技术实现步骤摘要】
一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法、装置及设备
[0001]本专利技术涉及发动机设计领域，具体涉及一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]在航空发动机或其他燃气涡轮发动机涡轮的设计过程中，需要先在涡轮叶片上设计一个脱落截面，一旦发动机失去负荷，涡轮超转到一定转速后，涡轮叶片提前在该截面脱落，使得转子失去继续上升的动力，以避免轮盘破裂带来的非包容性伤害。因此，在脱落截面设计过程中，选取合适的涡轮叶片脱落转速设计、轮盘破裂转速设计以及轮盘破裂转速与涡轮叶片脱落转速之间的设计裕度至关重要。
[0003]在现有技术中，通常在考虑最好涡轮叶片材料的情况下计算最大涡轮叶片脱落转速，在最有利的几何尺寸以及最有利的载荷工况下计算最小轮盘破裂转速，且在综合考虑多种极端的情况下，最大涡轮叶片脱落转速和最小轮盘破裂转速之间留有不小于10％的设计裕度。然而，这种方法设计的涡轮转子质量较大，储备较高，不利于轻量化设计。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中涡轮转子质量较大，不利于轻量化设计的缺陷，从而提供一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法、装置及设备。
[0005]根据第一方面，本专利技术提供一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法，所述方法包括：
[0006]获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数，所述组合参数包括：轮盘和涡轮叶片的几何尺寸、载荷及材料性能；
[0007]分别计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值；
[0008]基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度；
[0009]分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速；
[0010]从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数；
[0011]分别计算各备选组合参数在其对应最优转速下的涡轮转子质量，并基于涡轮转子质量的排序结果从各备选组合参数中筛选目标组合参数。
[0012]在一实施例中，所述计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值，包括：
[0013]按照如下公式计算当前组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值：
[0014][0015]其中，P为叶片脱落且轮盘不破裂的概率密度函数值，X为当前组合参数，μ、σ以及
σ2分别为均值、标准差和方差。
[0016]在一实施例中，所述获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数之前，所述方法还包括：
[0017]获取涡轮转子失去负载后的最大转速以及叶片脱落的最小转速，并基于所述最大转速和所述最小转速的排序结果确定叶片脱落转速的下限值；
[0018]获取轮盘的结构参数，并基于所述结构参数确定轮盘破裂转速的上限值；
[0019]以叶片脱落转速和轮盘破裂转速均处于所述下限值和所述上限值之间为条件对轮盘和叶片进行设计，得到若干轮盘和涡轮叶片的组合参数。
[0020]在一实施例中，所述基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度，包括：
[0021]基于各组合参数对应的所述概率密度函数值拟合响应面方程，并基于所述响应面方程确定轮盘破裂转速和叶片脱落转速分别对应的极限状态函数；
[0022]基于所述轮盘破裂转速和叶片脱落转速分别对应的极限状态函数，确定轮盘破裂转速的最小极限状态函数值及叶片脱落转速的最大极限状态函数值；
[0023]将所述最小极限状态函数值和所述最大极限状态函数值之间的差值确定为转速裕度。
[0024]在一实施例中，所述分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速，包括：
[0025]基于序列二次规划优化算法迭代计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速。
[0026]在一实施例中，所述从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数，包括：
[0027]分别计算各组合参数对应轮盘和涡轮叶片设计点转速下的静强度参数、振动参数及寿命参数；
[0028]若所述设计点转速下的静强度参数、振动参数及寿命参数均满足发动机设计要求，则将该组合参数确定为备选组合参数。
[0029]在一实施例中，所述方法还包括：
[0030]基于所述目标组合参数对应的最优转速，计算轮盘和涡轮叶片设计点转速下的静强度参数、振动参数及寿命参数；
[0031]判断静强度参数、振动参数及寿命参数是否满足发动机设计要求；
[0032]若静强度参数、振动参数及寿命参数不满足发动机设计要求，则对所述上限值和/或所述上限值进行修正，并返回所述获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数的步骤。
[0033]根据第二方面，本专利技术提供一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计装置，所述装置包括：
[0034]获取模块，用于获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数，所述组合参数包括：轮盘和涡轮叶片的几何尺寸、载荷及材料性能；
[0035]第一计算模块，用于分别计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值；
[0036]确定模块，用于基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度；
[0037]第二计算模块，用于分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速；
[0038]第一筛选模块，用于从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数；
[0039]第二筛选模块，用于分别计算各备选组合参数在其对应最优转速下的涡轮转子质量，并基于涡轮转子质量的排序结果从各备选组合参数中筛选目标组合参数。
[0040]根据第三方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面及其可选实施方式中任一项的发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法。
[0041]根据第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面及其可选实施方式中任一项的发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法。
[0042]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0043]本专利技术实施例提供了一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法，通过计算出每一组轮盘和涡轮叶片组合参数对应的概率密度函数值，且概率密度函数值满足叶片脱落且轮盘不破裂的转速条件，以增加发动机的安全性和可靠性，通过计算各组合参数对应的转速裕度，并从中确定出最优转速，且对满足条件的组合参数进行筛选，最终将最优转速下质量最轻的确定为目标组合参数，能够在满足设计要求的前提下，有效降低涡轮转子质量，从而便于对涡轮转子轻量化设计。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法，其特征在于，包括：获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数，所述组合参数包括：轮盘和涡轮叶片的几何尺寸、载荷及材料性能；分别计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值；基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度；分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速；从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数；分别计算各备选组合参数在其对应最优转速下的涡轮转子质量，并基于涡轮转子质量的排序结果从各备选组合参数中筛选目标组合参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值，包括：按照如下公式计算当前组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值：其中，P为叶片脱落且轮盘不破裂的概率密度函数值，X为当前组合参数，μ、σ以及σ2分别为均值、标准差和方差。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数之前，所述方法还包括：获取涡轮转子失去负载后的最大转速以及叶片脱落的最小转速，并基于所述最大转速和所述最小转速的排序结果确定叶片脱落转速的下限值；获取轮盘的结构参数，并基于所述结构参数确定轮盘破裂转速的上限值；以叶片脱落转速和轮盘破裂转速均处于所述下限值和所述上限值之间为条件对轮盘和叶片进行设计，得到若干轮盘和涡轮叶片的组合参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度，包括：基于各组合参数对应的所述概率密度函数值拟合响应面方程，并基于所述响应面方程确定轮盘破裂转速和叶片脱落转速分别对应的极限状态函数；基于所述轮盘破裂转速和叶片脱落转速分别对应的极限状态函数，确定轮盘破裂转速的最小极限状态函数值及叶片脱落转速的最大极限状态函数值；将所述最小极限状态函数值和所述最大极限状态函数值之间的差值确定为转速裕度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速，包括：基于序列二次规划优化算...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟卫华，王建方，李坚，章的，徐友良，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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