[發明專利]一種渦輪葉片氣熱耦合計算域幾何模型的參數化造型方法

有效

• 申請號: 201710376794.5
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107060890B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 席平;王添;胡畢富;李吉星;張洲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F01D5/12
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種渦輪葉片氣熱耦合計算域幾何模型的參數化造型方法，其特征在于：基于UG環境，通過下述步驟實現：

步驟1：在UG中導入渦輪葉片實體文件；

在UG中建模模塊，導入存在的渦輪葉片實體文件；使UG絕對坐標系O(x，y，z)中原點O位于渦輪發動機的軸線上，Z軸正向位于葉高方向，X軸正向為沿發動機中心線從前向后方向，Y軸正向按右手直角坐標系確定；

步驟2：在基準面YOZ內部創建草圖，并在草圖內創建一個同時包含定形參數和定位參數的矩形，其中，定形參數為矩形的長度l₁與寬度w₁，且矩形大于葉片在YOZ內的最小包圍矩形，定位參數為矩形中心線與Z軸重合，底邊距X軸距離為d₁，d₁小于葉片最小包圍盒Z值；創建完矩形草圖后，UG自動生成矩形長度l₁的表達式P₁、寬度w₁的表達式P₂以及底邊距X軸距離為d₁的表達式P₃；將上述創建的草圖為拉伸輪廓，拉伸方向為X軸方向，拉伸沿拉伸方向起始位置為-d₂，結束位置為d₂，要求d₂大于葉片截面線最長弦長的一半，生成能夠覆蓋渦輪葉片初步流體計算區域；

步驟3：通過葉片葉頂中弧線和葉根中弧線創建中弧面片體，將得到的中弧面片體沿其四條邊按照自然曲率的延伸方法延伸一定距離并保證片體能夠穿透步驟2創建的初步流體計算區域，即延伸片體；

步驟4：以原點O為旋轉中心，X軸為旋轉軸，旋轉角度為α₁，旋轉步驟3創建的延伸片體，以同樣的方式旋轉角度-α₁，旋轉角度與渦輪的葉片數相關，并創建角度α₁表達式P₄，分別得到渦輪葉片流體計算區域前后邊界面；

步驟5：在基準面XOZ平面內創建草圖，并在草圖內創建一個同時包含定形參數和定位參數的直線段，其中定形參數為直線段長度l₂，l₂＞l₁，定位參數為直線段中點與Z軸重合，距X軸距離為d₂；創建完草圖后UG自動生成直線段長度l₂的表達式P₅和距X軸距離為d₂的表達式P₆；以原點O為旋轉中心，X軸為旋轉軸，旋轉已經創建草圖，旋轉開始角度為-α₂，旋轉結束角度為α₂，生成渦輪葉片流體計算區域上邊界面，以同樣的方式創建草圖并旋轉，生成渦輪葉片流體計算區域的下邊界面，其中草圖的參數設定為:草圖基準面為XOZ平面，草圖內創建一個同時包含定形參數和定位參數的直線段，定形參數為直線段長度l₂，l₂＞l₁，定位參數為直線段中點與Z軸重合，距X軸距離為d₃及其表達式P₇，同時生成旋轉角度α₂表達式P₈；

步驟6：根據步驟4和步驟5創建的渦輪葉片流體計算區域邊界面對步驟2創建的渦輪葉片初步流體計算區域進行修剪；區域邊界包括前、后、上、下邊界面；

步驟7：采用拉伸的方法，根據渦輪葉片前緣正對步驟6修剪后的實體的面的輪廓作為拉伸曲線，以與X軸方向逆時針夾角α₃構建的方向向量為拉伸方向，拉伸長度為l₃，創建夾角α₃的表達式P₉以及拉伸長度為l₃的表達式P₁₀，得到渦輪葉片進氣流體區域；以同樣的方式，對渦輪葉片尾緣正對步驟6修剪后的實體的面的輪廓作為拉伸曲線，以與X軸方向逆時針夾角α₄構建的方向向量為拉伸方向，拉伸長度為l₄，創建夾角α₄的表達式P₁₁以及拉伸長度為l₄的表達式P₁₂，得到渦輪葉片出氣流體區域；

步驟8：將步驟7得到的渦輪葉片進氣流體區域和出氣流體區域幾何模型與步驟1導入的渦輪葉片實體進行布爾減操作，得到渦輪葉片氣熱耦合流體計算域幾何模型；

步驟9：抽取渦輪葉片實體外型面和內型面，將抽取的面對渦輪葉片氣熱耦合流體計算域幾何模型的燃氣域和冷氣域進行分割，得到符合要求的渦輪葉片氣熱耦合流體計算域幾何模型。