[發明專利]渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法

在審

• 申請號: 202010535762.7
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN113806854A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 王晶;朱劍鋆;闞瑞;周晨
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

1.一種渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法包括：

S₁、對不含氣膜孔的渦輪葉片模型進行建模；

S₂、在所述不含氣膜孔的渦輪葉片模型的基礎上，編譯并運行氣膜孔孔內換熱程序；

S₃、獲得考慮氣膜孔換熱的渦輪葉片溫度場。

2.如權利要求1所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述步驟S₁具體包括以下步驟：

S₁₁、采用建模軟件對不含氣膜孔的渦輪葉片進行建模；

S₁₂、采用網格劃分軟件對所述不含氣膜孔的渦輪葉片進行網格劃分；

S₁₃、打開ANSYS Fluent軟件，導入mesh文件；

S₁₄、設置所述渦輪葉片的葉片壁面換熱邊界條件和能量方程計算方法；

S₁₅、對所述渦輪葉片的模型溫度場進行初始化。

3.如權利要求2所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述步驟S₁₅中具體還包括：檢測是否具有溫度初場，若是，則所述不含氣膜孔的渦輪葉片模型準備完成；若否，則返回步驟S₁₅。

4.如權利要求1所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述步驟S₂具體包括以下步驟：

S₂₁、啟動渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算；

S₂₂、讀取氣膜孔的輸入文件；

S₂₃、循環所述渦輪葉片的葉片模型中所有網格單元，尋找到沿所述氣膜孔的中心線均勻分布的一個或多個網格單元；

S₂₄、循環所述渦輪葉片的葉片模型中所有邊界面網格，分別找到距離所述氣膜孔的進出口中心最近的網格單元；

S₂₅、獲取所述步驟S₂₃和所述步驟S₂₄中網格單元面溫度，分別代表冷熱側壁溫，將所述冷熱側壁溫的平均值作為氣膜孔壁溫；

S₂₆、在所述步驟S₂₃、所述步驟S₂₄中找到的網格單元上添加能量守恒方程源項；

S₂₇、開始迭代計算所述渦輪葉片的溫度；

S₂₈、更新渦輪葉片溫度場；

S₂₉、檢測是否收斂，若是，則結束，進入步驟S₃；若否，則返回至步驟S₂₅。

5.如權利要求1所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述步驟S₂₂中的輸入文件包括氣膜孔結構和氣膜孔的氣動參數。

6.如權利要求5所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述步驟S₂₂中具體還包括：根據所述輸入文件中氣膜孔結構和氣膜孔的氣動參數計算得到冷卻氣與氣膜孔壁之間的換熱系數。

7.如權利要求6所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述步驟S₂₅和所述步驟S₂₆之間還包括：由換熱系數、冷卻氣與所述渦輪葉片的壁面之間的溫差和氣膜孔壁面積得到孔內換熱量。

8.如權利要求4所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，將所述步驟S₂₆中具體包括：將計算得到的換熱量以能量守恒方程源項的方式添加到代表一個氣膜孔的多個網格單元上。

9.如權利要求5所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述氣動參數包括冷卻氣溫度和壓力、氣膜孔孔數、孔徑、質量流量、氣膜孔進出口中心坐標。

10.如權利要求1所述的渦輪葉片氣膜孔孔內換熱計算方法，其特征在于，所述建模軟件采用UG，所述網格劃分軟件采用ICEM。