[發明專利]一種基于曲線參數化的渦輪葉片氣膜孔形位參數修正方法

有效

• 申請號: 201710548967.7
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107288690B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 董一巍;尤延鋮;殷春平;李曉琳;李效基;趙奇;王爾泰;黃玥;王希
• 申請（專利權）人: 廈門大學;廈門大學深圳研究院
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18;G06F17/50
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種基于曲線參數化的渦輪葉片氣膜孔形位參數修正方法，獲取渦輪葉片實際鑄造模型；對模型與葉片設計模型配準，根據葉片表面高度，等比例截取截面曲線，再將葉片截面曲線分解為四部分；求解葉片設計模型截面曲線的中弧線；根據氣膜孔設計形位參數：中心點坐標求解該點對應的與葉片截面曲線相切的內切圓圓心點；求解圓心點在中弧線上對應的參數；求解葉片鑄造模型截面曲線中弧線上對應參數u的點；求解切點，選取對應部位的切點，連接圓心點與氣膜孔中心點，連接內切圓圓心點與氣膜孔中心點，求解兩條連線夾角；位于前后緣部位的氣膜孔，以分界點為基準點，對緣頭曲線處理，對應參數u相同的點為對應點，求解連線夾角為氣膜孔方向變化。

技術領域

本發明涉及渦輪葉片，尤其是涉及一種基于曲線參數化的渦輪葉片氣膜孔形位參數修正方法。

背景技術

高性能發動機的研制涉及眾多領域的前沿關鍵技術，渦輪葉片是發動機的核心部件之一，由于它在高溫高壓環境下服役，需要有效的冷卻手段。氣膜冷卻是一種通過在渦輪葉片表面設計大量線性排列的氣膜孔，以形成薄層冷氣膜隔離高溫燃氣的技術。由于葉片精鑄過程流程復雜，葉片在鑄造過程中會產生彎扭變形與體積收縮，目前氣膜孔加工時并沒有考慮這一實際存在的變形情況，仍然在原設計位置上進行氣膜孔加工，為了保證葉片氣冷效率達到預期，需要對氣膜孔的形位參數進行修正。

發明內容

本發明的目的是針對于目前氣膜孔加工現狀中忽略葉片實際變形這一現狀，提供可應用在氣膜孔加工流程中修正氣冷效率的一種基于曲線參數化的渦輪葉片氣膜孔形位參數修正方法。

本發明包括以下步驟：

1)獲取渦輪葉片實際鑄造模型；

2)對葉片實際鑄造模型與葉片設計模型進行配準，根據氣膜孔所在葉片表面高度，等比例截取截面曲線；

3)將葉片截面曲線分解為四部分：前緣、后緣、葉盆、葉背；

4)求解葉片設計模型截面曲線的中弧線；

5)根據氣膜孔設計形位參數：中心點坐標(x,y)求解該點對應的與葉片截面曲線相切的內切圓圓心點；

6)求解步驟5)中的內切圓圓心點在中弧線上對應的參數u；

7)求解葉片鑄造模型截面曲線中弧線上對應參數u的點；

8)求解葉片鑄造模型截面曲線上與步驟7)中所求點對應的內切圓與葉盆與葉背部位上的切點，根據氣膜孔設計參數所處部位選取對應部位的切點，該切點即為修正后的氣膜孔中心點；

9)連接葉片設計模型截面曲線中內切圓圓心點與設計氣膜孔中心點，連接葉片鑄造模型截面曲線中內切圓圓心點與修正后的氣膜孔中心點，求解兩條連線之間的夾角，即為氣膜孔的方向變化；

10)位于前、后緣部位的氣膜孔，以前、后緣部位與葉身部位的分界點為基準點，對緣頭曲線進行均勻參數化處理，對應參數u相同的點為對應點，求解對應點與緣頭曲線對應的圓心點之間連線的夾角為氣膜孔的方向變化。

上述修正方法只適用于前、后緣為圓形的葉片。

本發明的有益效果如下：

本發明利用葉片截面曲線本身的特征參數，建立合理的對應關系，根據葉片實際鑄造產生的變形量對氣膜孔形位參數進行修正，可應用于氣膜孔加工流程中，對氣膜冷卻的冷卻效率進行修正。

附圖說明

圖1是某型號葉片模型示意圖。在圖1中，標記A為葉片模型。

圖2是等比例截取葉片設計模型與鑄造模型后的葉片截面曲線示意圖。在圖2中，標記1為葉片設計模型截面曲線，2為葉片鑄造模型截面曲線。