[发明专利]串列叶片优化实现方法

说明书

一种串列叶片模型优化实现方法，根据选定的串列静子叶片的轴向与周向相对位置的参数变量，在原始几何模型的基础上计算出更新几何模型，在更新几何模型上对前后排叶片在不同径向叶高截面处的轮廓点的集合，逐层逐点检测设计参数是否合理，最后计算通过检测的设计参数与若干参考样本的差异，选取差异最小的样本所对应的数值模拟结构化网格点的分布方案用于生成网格；本发明设计合理，能够提高串列叶片的相对位置参数的设计效率，降低出错率，减少人工耗时，缩短设计周期并降低成本，适合二次开发和拓展应用。

技术领域

本发明涉及的是一种适用于叶轮机械领域的技术，具体是一种关于串列叶片的几何重合检测与数值模拟网格自动生成方法。

背景技术

串列叶片技术能够在不增加太多重量和整体长度的前提下，提高航空发动机的工作负荷，提高气流的折转角度，进而提高航空发动机压气机的气动载荷，在一些航空发动机的型号中得到了有效的应用。

在设计串列叶片时，前后排叶片的相对位置对流场和压气机效率、压比、稳定工作裕度等性能有很大的影响。因此在串列叶片的设计过程中，找到一个合适的相对位置是十分重要的。但在传统的设计方法里，所需的考察的设计样本数量较大，逐一人工检查几何是否发生重合效率低下，容易出错。此外，较大数量的样本也增加了手动绘制网格的工作量。因此，几何重合的检测以及网格自动化生成的需求十分迫切。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种串列叶片优化实现方法，通过对给定的串列叶片轴向和周向的位置参数进行数学几何分析，求解出这种设计参数是否发生了几何重合的状况，并通过现有的商业计算流体力学软件的造型模块，利用其内置代码指令，实现了较高质量的数值模拟网格的自动化生成。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明根据选定的串列静子叶片的轴向与周向相对位置的参数变量，在原始几何模型的基础上计算出更新几何模型，在更新几何模型上对前后排叶片在不同径向叶高截面处的轮廓点的集合，逐层逐点检测设计参数是否合理，最后计算通过检测的设计参数与若干参考样本的差异，选取差异最小的样本所对应的数值模拟结构化网格点的分布方案用于生成网格。

所述的检测设计参数是否合理，即前排叶片的轮廓点是否在后排叶片的轮廓点的顺序连线所构成的封闭区域外。

所述的参数变量为：后排叶片相对前排叶片的轴向位置和周向位置，其坐标系设定为：以叶轮机械转动中心轴为轴向，设定叶轮机械出口至叶轮机械入口的轴向为正，轴向位置的单位为米。环绕正向轴向，右手旋转的方向为周向正向方向，周向位置的单位为弧度。叶片从叶根到叶尖的方向为径向位置正方向，单位为米；以后排叶片的轮毂截面上的前缘点和前排叶片的轮毂截面上的尾缘点为基准，确定前后两排叶片的相对位置。

技术效果

与现有技术相比，本发明提高了航空发动机串列叶片相对位置设计的效率，提高了自动化程度，减少了人力成本与工作时间，降低了出错的概率。基于上述方法开发的程序，具有良好的扩展性，可以对数量很大的样本进行批量处理，适合二次开发与迁移。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为串列叶片相对位置变量的示意图；

图中：1串列叶片前排、2串列叶片后排、ΔZ串列叶片轴向位置、Δθ串列叶片周向位置、相对轴向位置、相对周向位置、Z_FrontBlade是前排叶片轴向长度、θ_Blade串列叶片单个通道角度；

图3为串列叶片发生几何重合时的相对位置示意图；

图4为串列叶片几何重合检测的结果示意图。

具体实施方式