[发明专利]一种基于扫掠曲线的内冷涡轮叶片扰流肋建模方法

说明书

本发明公开了一种基于扫掠路径的内冷涡轮叶片扰流肋建模方法，该扰流肋建模方法包括以下步骤：在流道叶背和/或叶盆侧创建至少一条扫掠路径，所述至少一条扫掠路径中的每条扫掠路径的方向分别与对应的待建扰流肋方向一致；分别在所述至少一条扫掠路径上对应创建一扫掠截面；沿所述至少一条扫掠路径扫掠对应的所述扫掠截面生成扰流肋实体。其不仅可创建曲面扰流肋，不同扰流肋截面及其长度可改变、肋截面可根据情况随意设置，且可在内流道是一个整体曲面的情况进行建模。

技术领域

本发明属于涡轮叶片建模技术领域，具体涉及一种内冷弯扭涡轮叶片扰流肋建模方法。

背景技术

增加涡轮进口温度是提高发动机推重比的重要措施，但涡轮进口温度的增加受到涡轮材料耐受温度的限制。目前先进军用发动机涡轮进口温度已超过1990K，已远远超过高温耐受合金的工作温度1300～1400K。为保证发动机可靠工作，涡轮叶片普遍采用气膜加内流的复合冷却方式。相应的冷却结构包括气膜孔、扰流肋、扰流柱和冲击孔等。扰流肋是其中重要的组成部分，布置在由隔肋隔开叶片内腔形成的若干冷却通道的内壁中，其包括平行肋、间断平行肋、V形扰流肋、间断V形扰流肋，其示意图分别如图1中a、b、c、d所示，平行肋、V形扰流肋的实例分别如图2中的a、b所示。其作用是增加散热面积、加强气流扰动，以强化换热，降低叶片内壁温度。

针对弯扭冷却通道内扰流肋的特点，目前最先进的扰流肋建模主要是“基于等距曲面”的扰流肋造型方法，用隔肋面和叶盆或叶背的等距面裁剪平板工具体得到肋条，以此为基础完成扰流肋建模。现有的建模方法能够保证扰流肋厚度均匀一致，并很好地适应弯扭叶片的情况，避免建模过程中可能错误切除部分叶片内型实体，通过裁剪体角度、各曲面的偏移距离等较少的参数实现多种类型的扰流肋布置。

但是，现有“基于等距曲面”建模的扰流肋建模方法其存在以下问题：

1、扰流肋基础实体为一个长方体，所以在图3中A位置(包括下面对应的几何面)的几何面只能为平面，采用现有方法其不能实现曲面扰流肋实体的创建；

2、在某些场景下，需要不同长度或变截面的扰流肋，比如交错肋叶根处的截面大于叶尖处的截面，目前的方法无法实现变截面扰流肋建模；

3、扰流肋特征的基本实体是一个长方体，因此肋截面为一个矩形或基于矩形的某一部分，应用该方法无法创建其它形状截面的扰流肋；

4、通过四个曲面对肋基础体进行裁剪，无法在内流道是一个整体曲面的情况进行建模。

发明内容

本发明为了解决现有技术不能创建曲面扰流肋、扰流肋截面及其长度大小不能改变、肋截面形状单一、无法在内流道是一个整体曲面的情况进行建模的问题，提供一种基于扫掠曲线的内冷涡轮叶片扰流肋建模方，其不仅可创建曲面扰流肋，截面及其长度可适应弯扭缩放、肋截面可根据设计需求设计成多种形状，且可在内流道是一个整体曲面的情况进行建模。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供一种基于扫掠曲线的内冷涡轮叶片扰流肋建模方法，具体包括以下步骤：

在流道叶背和/或叶盆侧创建至少一条扫掠路径，所述至少一条扫掠路径中的每条扫掠路径的方向分别与对应的待建扰流肋方向一致；

分别在所述至少一条扫掠路径上对应创建一扫掠截面；

沿所述至少一条扫掠路径扫掠对应的所述扫掠截面生成扰流肋实体。