[发明专利]一种基于曲线参数化的涡轮叶片气膜孔形位参数修正方法

说明书

一种基于曲线参数化的涡轮叶片气膜孔形位参数修正方法，获取涡轮叶片实际铸造模型；对模型与叶片设计模型配准，根据叶片表面高度，等比例截取截面曲线，再将叶片截面曲线分解为四部分；求解叶片设计模型截面曲线的中弧线；根据气膜孔设计形位参数：中心点坐标求解该点对应的与叶片截面曲线相切的内切圆圆心点；求解圆心点在中弧线上对应的参数；求解叶片铸造模型截面曲线中弧线上对应参数u的点；求解切点，选取对应部位的切点，连接圆心点与气膜孔中心点，连接内切圆圆心点与气膜孔中心点，求解两条连线夹角；位于前后缘部位的气膜孔，以分界点为基准点，对缘头曲线处理，对应参数u相同的点为对应点，求解连线夹角为气膜孔方向变化。

技术领域

本发明涉及涡轮叶片，尤其是涉及一种基于曲线参数化的涡轮叶片气膜孔形位参数修正方法。

背景技术

高性能发动机的研制涉及众多领域的前沿关键技术，涡轮叶片是发动机的核心部件之一，由于它在高温高压环境下服役，需要有效的冷却手段。气膜冷却是一种通过在涡轮叶片表面设计大量线性排列的气膜孔，以形成薄层冷气膜隔离高温燃气的技术。由于叶片精铸过程流程复杂，叶片在铸造过程中会产生弯扭变形与体积收缩，目前气膜孔加工时并没有考虑这一实际存在的变形情况，仍然在原设计位置上进行气膜孔加工，为了保证叶片气冷效率达到预期，需要对气膜孔的形位参数进行修正。

发明内容

本发明的目的是针对于目前气膜孔加工现状中忽略叶片实际变形这一现状，提供可应用在气膜孔加工流程中修正气冷效率的一种基于曲线参数化的涡轮叶片气膜孔形位参数修正方法。

本发明包括以下步骤：

1)获取涡轮叶片实际铸造模型；

2)对叶片实际铸造模型与叶片设计模型进行配准，根据气膜孔所在叶片表面高度，等比例截取截面曲线；

3)将叶片截面曲线分解为四部分：前缘、后缘、叶盆、叶背；

4)求解叶片设计模型截面曲线的中弧线；

5)根据气膜孔设计形位参数：中心点坐标(x,y)求解该点对应的与叶片截面曲线相切的内切圆圆心点；

6)求解步骤5)中的内切圆圆心点在中弧线上对应的参数u；

7)求解叶片铸造模型截面曲线中弧线上对应参数u的点；

8)求解叶片铸造模型截面曲线上与步骤7)中所求点对应的内切圆与叶盆与叶背部位上的切点，根据气膜孔设计参数所处部位选取对应部位的切点，该切点即为修正后的气膜孔中心点；

9)连接叶片设计模型截面曲线中内切圆圆心点与设计气膜孔中心点，连接叶片铸造模型截面曲线中内切圆圆心点与修正后的气膜孔中心点，求解两条连线之间的夹角，即为气膜孔的方向变化；

10)位于前、后缘部位的气膜孔，以前、后缘部位与叶身部位的分界点为基准点，对缘头曲线进行均匀参数化处理，对应参数u相同的点为对应点，求解对应点与缘头曲线对应的圆心点之间连线的夹角为气膜孔的方向变化。

上述修正方法只适用于前、后缘为圆形的叶片。

本发明的有益效果如下：

本发明利用叶片截面曲线本身的特征参数，建立合理的对应关系，根据叶片实际铸造产生的变形量对气膜孔形位参数进行修正，可应用于气膜孔加工流程中，对气膜冷却的冷却效率进行修正。

附图说明

图1是某型号叶片模型示意图。在图1中，标记A为叶片模型。

图2是等比例截取叶片设计模型与铸造模型后的叶片截面曲线示意图。在图2中，标记1为叶片设计模型截面曲线，2为叶片铸造模型截面曲线。