[发明专利]一种涡轮气冷叶片二维温度、强度的快速评估方法

说明书

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种涡轮气冷叶片二维温度、强度的快速评估方法。包括：步骤一：获取涡轮气冷叶片的二维截面；步骤二：构建二维截面的有限元模型，并将有限元模型进行网格划分，获取网格的节点数据；步骤三：获取涡轮气冷叶片的材料参数以及温度场计算边界条件，计算网格的各个节点的温度值，得到涡轮气冷叶片的温度场；步骤四：将涡轮气冷叶片的温度场等效为热荷载，并将热载荷以及预置的压力载荷同时施加在有限元模型上，计算网格的各个节点的位移值以及应力值，得到涡轮气冷叶片的位移场以及应力场；温度场、位移场以及应力场计算中均采用同一套网格。本申请能够在保证计算准确度的基础上，提高计算效率和计算便捷度。

技术领域

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种涡轮气冷叶片二维温度、强度的快速评估方法。

背景技术

目前计算涡轮冷却叶片的温度、强度计算方法多采用商用软件计算，其统一思路为，输入叶片的二维几何模型，进行网格划分，通过气热耦合的算法，或者采用分布算法，通过建立表面效应单元，输入换热边界，进行计算。但是无论是气热耦合算法还是建立表面效应单元输入边界的方法，其均需要输入叶片的二维几何模型，且由于温度、强度采用不同的网格，计算操作复杂，中间手动操作、计算步骤多等原因使得计算时间较长，在叶片进行方案设计时，需要耗费较长的周期。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种涡轮气冷叶片二维温度、强度的快速评估方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种涡轮气冷叶片二维温度、强度的快速评估方法，包括：

步骤一：获取涡轮气冷叶片的二维截面；

步骤二：构建所述二维截面的有限元模型，并将所述有限元模型进行网格划分，获取网格的节点数据；

步骤三：获取所述涡轮气冷叶片的材料参数以及温度场计算边界条件，计算所述网格的各个节点的温度值，得到所述涡轮气冷叶片的温度场；

步骤四：将所述涡轮气冷叶片的温度场等效为热荷载，并将所述热载荷以及预置的压力载荷同时施加在所述有限元模型上，计算所述网格的各个节点的位移值以及应力值，得到所述涡轮气冷叶片的位移场以及应力场；

其中，温度场、位移场以及应力场计算中均采用同一套网格。

可选地，步骤二中，所述构建所述二维截面的有限元模型包括：

S201、将所述叶片截面分为外型面以及内型面，在所述外型面上选取外型线，在所述内型面上选取内型线；

S202、在外型线以及内型线上选取节点，并将各个节点按照顺时针或逆时针顺序进行排序；

S203、根据各个节点绘制成封闭的有限元模型。

可选地，S201中，所述在所述外型面上选取外型线，在所述内型面上选取内型线时，满足以下原则：

外型线线段不可自交；

内型线线段不可自交；

内型线不允许超出外型线范围。

可选地，S202中，所述在外型线以及内型线上选取节点时，如果相邻两个节点的距离超过预置的最大分段长度限制，则根据最大分段长度限制进行线性插值，使选取的节点满足限制条件。

可选地，S203中，所述根据各个节点绘制成封闭的有限元模型包括：

将内型线节点分为封闭图形节点以及非封闭图形节点；

将所述封闭图形节点连接成多个封闭图形；