[發明專利]用于設置渦輪機的尺寸的方法

有效

• 申請號: 201580030228.8
• 申請日: 2015-06-03
• 公開（公告）號: CN106663132B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 瑪麗-奧賽安·帕蘭特;法布里斯·約爾·盧克·舍維約;法布里斯·休格斯·簡·皮埃爾·塞沃來斯
• 申請（專利權）人: 賽峰飛機發動機公司;里昂中央理工大學;國家科學研究中心;圣艾蒂安國家化學工程學校
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;F01D11/14
• 代理公司: 11270 北京派特恩知識產權代理有限公司
• 代理人: 浦彩華;姚開麗

本發明涉及一種用于設置渦輪機的尺寸的方法，所述渦輪機包括殼體和盤，至少一個葉片被固定到該盤，所述盤被軸圍繞渦輪機軸線(z)旋轉地驅動，該方法包括：?在與盤相聯系的參考坐標系中采集(E1)葉片的前邊緣的端部和后邊緣的端部的坐標(P)；?表達(E2)葉片的前邊緣的端部和后邊緣的端部在與殼體相聯系的參考坐標系中的坐標(P')；?通過在與殼體相聯系的參考坐標系中表達的坐標(P')來計算(E3)殼體與葉片的前邊緣的端部和后邊緣的端部之間的距離(g)；?通過計算出的距離(g)來計算(E4)葉片與殼體之間沿著葉片的端部的接觸壓力；?通過計算出的壓力來計算(E5)由葉片與殼體之間的接觸產生的反作用力以及力矩；?根據計算出的距離、壓力、力和力矩來設置(E6)渦輪機的尺寸。

技術領域

本發明涉及計算機輔助設計。更準確地，本發明設計一種用于設置渦輪發動機的，尤其是航空器的渦輪噴氣發動機的尺寸的方法。

背景技術

諸如航空器的渦輪噴氣發動機之類的渦輪發動機的運行性能主要取決于渦輪發動機的旋轉部件與固定部件之間的間距。將例如渦輪發動機的葉片與該渦輪發動機的殼體之間的這種間距減小到最小值限制了泄漏，并且因此從液壓的觀點總體上使渦輪發動機的性能增加到最大限度。然而，如果該間距為最小，則存在渦輪發動機的葉片與殼體之間發生接觸的風險。如果發生過大的反作用力或者在不適當的頻率發生振動，則這種接觸可能導致損壞渦輪發動機。這種風險尤其存在于現代渦輪發動機中，該現代渦輪發動機對可移動部件和固定部件采用了輕質但柔性的材料并且因此遭受變形和振動。

因此，有必要盡可能準確地設置該間距的尺寸，以產生良好的性能，而不會像這樣具有損壞渦輪發動機的風險，或不會由于該渦輪發動機的固定部件與旋轉部件之間的接觸而損害該渦輪發動機的性能。

用于進行這種尺寸設置的第一種類的模型結合了葉輪的模型。這些模型考慮到了葉片和支承該葉片的盤的柔性，并且分析了這些元件的振動特性。具有精細元件的三維模型被用以尤其細致地表現葉片和圍繞葉片的端部的殼體的幾何結構，以及用以估量葉片與殼體之間的接觸特性。然而，這種模型是局部的并且沒有考慮到渦輪發動機的旋轉軸和該渦輪發動機的其余部分的動態機械特性。而且，使用這種模型進行的計算消耗了大量的資源。

用于設置渦輪發動機的尺寸的第二種類的模型結合了轉子動態的模型。這種模型包括渦輪發動機的所有元件的建模，以用于分析渦輪發動機的轉子的振動特性。這種模型未對幾何結構使用離散化，以限制計算所消耗的運算資源的數量。然而，這種模型通常對渦輪發動機的葉片和殼體使用簡化的和剛性的建模，結果是未準確地計算葉片與殼體之間的用于設置渦輪發動機的尺寸的接觸相互作用。

因此，需要一種用于設置渦輪發動機的尺寸的方法，以準確地計算葉片與殼體之間的接觸相互作用，以及考慮到轉子的機械特性和葉片、盤與殼體的振動和變形，用以限制運算資源的耗費。

發明內容

根據本發明的第一方面，提出了一種用于設置渦輪發動機的尺寸的方法，該渦輪發動機包括殼體和盤，至少一個葉片被固定在該盤上，所述殼體包圍盤和至少一個葉片，所述盤被軸驅動而圍繞被稱為渦輪發動機的軸線z的軸線旋轉，并且所述葉片包括前邊緣BA和后邊緣BF。

所述方法的特征在于，該方法包括通過數據處理裝置實施以下步驟：

-在預先確定的關聯于盤的參考坐標系(Xb，Yb，Zb)中采集葉片的前邊緣的端部和后邊緣的端部的坐標P；

-通過所述采集的坐標P來表達葉片的前邊緣的上端部和后邊緣的上端部在關聯于殼體的參考坐標系(x_c，y_c，z_c)中的坐標P'；

-通過葉片的前邊緣的端部和后邊緣的端部在關聯于殼體的參考坐標系(x_c，y_c，z_c)中的坐標P'來計算殼體與葉片的前邊緣的端部和后邊緣的端部之間的距離g；