[发明专利]用于对部件尤其是涡轮叶片进行建模的方法

说明书

本发明涉及一种用于对部件(1)进行建模的方法，所述方法的特征在于，所述方法通过使用设备件(10)的数据处理组件(11)来实施以下步骤：(a)根据沿所述部件(1)的至少一个部分的位置将表示以所述部件(1)为表征的物理量的值的C¹类的曲线参数化，所述曲线通过以下方式限定：a、限定所述部件(1)的所述部分的范围的两个端点(PCU₀，PCU_K)；b、定位在所述端点(PCU₀，PCU_K)之间的至少一个中间点(PCU_i，)；c、在所述中间点处连接的至少两个贝塞尔曲线；所述参数化通过使用限定所述中间点的一个或多个参数来执行：(b)确定所述曲线的所述参数的优化值；(c)将确定的值输出在设备件(10)的接口(13)上。

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计。

更具体地，本发明涉及一种用于对部件尤其是叶片装置进行建模的方法。

背景技术

不断改进设备(尤其是航空设备(例如，涡轮发动机的转子))件(即，如图1a中可见，形成有附接有径向延伸的叶片的轮毂的配件)的性能的需求现今已经对计算机建模工具的使用产生了影响。

这些工具给出了通过自动地优化部件的一些特征来帮助部件的设计的可能性。对于叶片装置(即，形成有涡轮发动机圆盘的叶片的配件，所述配件的一个片段在图1b中示出)而言，原理是在给定环境下通过执行大量的模拟计算来确定叶片装置的叶片的规律的航空力学的和/或声学几何学的优化效果，换而言之，所述规律为一个或数个描述物理量沿叶片的截面或高度的值的曲线(示例将在稍后给出)。

为此，有必要将寻求的优化的规律参数化，即，使得该规律成为N个输入参数的函数。优化于是由在约束下(通常任意地)改变这些不同的参数组成，直到参数的最优值针对预定准则而确定为止。于是通过来自确定的通过点的插值获得了“平滑”曲线。

所需的计算量于是与问题的输入参数的数量(线性地或甚至指数地)直接相关。

存在许多用于规律的参数化的方法并且所述方法尤其可区分两大类：

-离散模型：规律通过在最优化期间一个接一个移位的多个(实际上，对于高度之上的规律为5到10个，并且对于截面为50到200个)点的位置来限定；

-参数模型：规律经由文献中已知的数学曲线来限定，所述数学曲线例如为贝塞尔曲线或NURBS曲线(非均匀有理B样条(non–uniform rational B–splines))。

希望使用大量的用于通过同样多的规律的质量改进的参数(这是针对叶片的设计的主要挑战)，但是这种方法迅速地受到现在的处理器的容量和资源的限制。

甚至通过使用昂贵的超级计算机，对单个规律进行建模所需的时间随之发生。

在存在大量参数的情况下发生了另一问题：所确定的规律事实上具有待观察的过大数量的通过点，并且所获得的第一曲线(这是所谓的龙格现象(Runge phenomenon))不规则地波动并且本身不能被利用。所述第一曲线必须重做，直到所述第一曲线足够平滑为止，这进一步增加了用于获得结果所需的时间。

对于所有的这些原因，(使用数学曲线的)参数表示被类似不唯一地使用，因为应注意，参数表示需要接近于用于对具有等质量的规律进行建模的五倍小的参数。

然而，可以看到，即使有高水平的参数表示，用于针对现行标准具有足够的建模质量的参数所需的数量依然存在问题(大约十个参数)。

希望找到根据计算机资源的使用更加经济的将叶片(或任何其它部件)的规律参数化并最优化的方式，这给出了保持或甚至增加建模质量的可能性并且这同时限制了发生“波动”曲线的风险。

发明内容