【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机领域，具体涉及一种叶轮机械网格划分数据库的建立方法、计算装置及其应用。
技术介绍
1、在叶轮机械流体仿真计算中，一般采用h-o-h结构化网格生成计算域网格，首先给出合适的网格拓扑，但叶片的网格拓扑一般存在较多的控制参数。在网格生成过程中，需要通过调节这些控制参数生成质量较高的网格。针对不同的叶型生成网格时，控制参数也发生较大的改动。控制参数的改动常和叶型的进口构造角，出口构造角等几何参数相关。因此，改变叶型时，需手动调节网格控制参数以达到较高的网格质量，该过程繁琐耗时，增加了仿真计算的网格生成时间。因此，提供一种叶轮机械网格划分数据库，以实现叶轮机械网格的快速划分对于提高仿真模拟的计算效率有较高的实用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种叶轮机械网格划分数据库的建立方法，以提供一种用于快速网格划分的数据库。本专利技术还提供一种叶轮机械网格划分方法。
2、本专利技术一个方面的实施例，提供一种叶轮机械网格划分数据库的建立方法，利用k-means方法对已知叶型样本进行聚类分析。其中k-means是无监督机器学习的典型算法之一，通过迭代寻找k个簇的一种划分方法，使得聚类结果对应的损失函数最小。本专利技术的实施例通过k-means聚类将具有相似结构特征的叶型归入一类，并通过构件距离函数来量化不同叶型样本之间的相似度，该方法具体包括以下步骤：
3、提供多个叶型样本，提供所述叶型样本的叶型特征参数和网格控制参数；对所述叶型特征参数进
4、通过该方法能够对不同叶型进行量化分类，建立具有不同聚类中心的叶型网格划分数据库。在需要对新叶型进行网格划分时，可以通过同样的量化方法对新叶型进行分类，从数据库中快速确定与该新叶型结构特征最为接近的叶型样本，并以该叶型样本的网格控制参数为基础，快速实现自动网格划分，从而有效提高网格划分效率，降低模拟分析过程中网格划分所消耗的工时。
5、进一步地，在部分实施例中，所述叶型特征参数包括进口几何角、出口几何角、叶片旋向、进口扭转角、出口扭转角、网格圆角尺寸和是否为端弯叶片中的多个组合。
6、进一步地，在部分实施例中，所述迭代条件包括：叶片旋向一致、是否为端弯叶片一致、进口几何角差值不大于12°、出口几何角差值不大于12°、进口扭转角差值不大于25°、出口扭转角差值不大于25°中的多个组合。
7、进一步地，在部分实施例中，所述迭代条件包括：所述网格控制参数中网格节点数差值不超过10，所述网格控制参数中同一位置的倾斜角差值不超过20°。
8、进一步地，在部分实施例中，提取所述叶型的所述特征参数的归一化计算方法为：xinew＝wi(xi-ximin)/(ximax-ximin)，其中xinew为归一化后的数据，i代表不同的所述特征参数，ximin为所述特征参数i中的最小值，ximax为所述特征参数i中的最大值，wi为给定的权重值。
9、进一步地，在部分实施例中，所述距离函数d采用欧氏距离计算：
10、其中j、k代表任意两个叶型。
11、进一步地，在部分实施例中，所述给定k值的过程如下：建立轮廓系数sci＝(bi-ai)/max(bi,ai)，其中bi为叶型样本i到其他簇中样本的距离最小值，ai为i到本簇样中样本的距离平均值；给定一初始k值进行聚类并计算所有所述叶型样本的所述轮廓系数sci的平均值sc；对k值进行调整，再次聚类并计算sc，直至得到满足|sc-1|＝min|sc-1|的k值。
12、根据本专利技术另一个方面的实施例，提供一种计算装置，该计算装置包括存储器和处理器，其中所述存储器存储有计算程序，当所述处理器执行所述计算程序时能够实施前述任一实施例所提供的叶轮机械网格划分数据库的建立方法。
13、根据本专利技术又一个方面的实施例，提供一种叶轮机械网格划分划分方法，采用前述任一实施例中所提供的叶轮机械网格划分数据库的建立方法所提供的所述叶轮机械网格划分数据库对叶型进行网格划分，并包括以下步骤：提供待进行网格划分的目标叶型，提取所述目标叶型的叶型特征参数并进行归一化，并计算所述目标叶型的距离函数得到目标距离函数；比较所述目标叶型与各聚类中心的所述目标距离函数值，并将所述目标叶型归入所述目标距离函数值最小的聚类中心所在簇作为目标簇；计算所述目标叶型与所述目标簇中各叶型的所述目标距离函数值，并将所述目标距离函数的最小值对应的所述叶型样本的所述网格控制参数赋予所述目标叶型并完成网格划分。
14、进一步地，在部分实施例中，所述网格划分通过h-o-h结构化网格计算生成。
15、该叶轮机械网格划分数据库的应用充分利用了量化的叶型特征参数对目标叶型进行归类，并确定数据库中与该目标叶型最接近的叶型样本，通过将已有叶型样本的网格控制参数赋予目标叶型的方式实现快速网格划分，有效降低了重复进行网格划分的工作量，提高了仿真模拟的计算效率。
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1.一种叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述叶型特征参数包括进口几何角、出口几何角、叶片旋向、进口扭转角、出口扭转角、网格圆角尺寸和是否为端弯叶片中的多个组合。
3.根据权利要求2所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述迭代条件包括：叶片旋向一致、是否为端弯叶片一致、进口几何角差值不大于12°、出口几何角差值不大于12°、进口扭转角差值不大于25°、出口扭转角差值不大于25°中的多个组合。
4.根据权利要求1或2所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述迭代条件包括：所述网格控制参数中网格节点数差值不超过10，所述网格控制参数中同一位置的倾斜角差值不超过20°。
5.根据权利要求1或2所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，提取所述叶型的所述特征参数的归一化计算方法为：
6.根据权利要求5所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述距离函数D采用欧氏距离计算：
<...【技术特征摘要】
1.一种叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述叶型特征参数包括进口几何角、出口几何角、叶片旋向、进口扭转角、出口扭转角、网格圆角尺寸和是否为端弯叶片中的多个组合。
3.根据权利要求2所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述迭代条件包括：叶片旋向一致、是否为端弯叶片一致、进口几何角差值不大于12°、出口几何角差值不大于12°、进口扭转角差值不大于25°、出口扭转角差值不大于25°中的多个组合。
4.根据权利要求1或2所述的叶轮机械网格划分数据库的建立方法，其特征在于，所述迭代条件包括：所述网格控制参数中网格节点数差值不超过10，所述网格控制参数中同一位置的倾斜角差值不超过20°。
【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡妍，王恒良，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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