[發明專利]一種面向管道網絡法的渦輪葉片流體網絡可視化方法

有效

• 申請號: 202011031603.X
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112131694B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 胡畢富;席平;王添;徐景亮;王鳴;吳向宇;蘇航;王雷;吳偉龍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06T11/20;G06F113/14
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了一種面向管道網絡法的渦輪葉片流體網絡可視化方法，是一種用于渦輪氣冷葉片管道網絡法的流體網絡系統可視化方法，可用于將三維的拓撲連通網絡映射到二維平面，生成二維的流體網絡圖。具體依據輸入的渦輪葉片流體網絡系統中各節流元件的連通關系、三維坐標等數據，自動規劃節流元件及節點的二維繪圖坐標，最終實現渦輪葉片流體網絡的可視化。本發明提供的上述面向管道網絡法的渦輪葉片流體網絡可視化方法，可以實現渦輪氣冷葉片管道網絡法的流體網絡圖自動化繪制，提高管道網絡法的效率，縮短渦輪葉片傳熱計算的周期，并且，生成的網絡圖中單元和節點排布整齊、連通關系準確，保證了網絡圖繪制精度。

技術領域

本發明涉及信息技術領域，尤其涉及一種面向管道網絡法的渦輪葉片流體網絡可視化方法。

背景技術

渦輪發動機廣泛應用于航空、輪船以及大型工程車輛，渦輪前溫度的提升是提高發動機推力的重要措施，而渦輪前溫度容易受到渦輪葉片材料耐受性的限制，因此，精細化冷卻空氣、增強冷卻氣體對渦輪葉片的冷卻效果，對提高渦輪發動機的效率有重要意義。

管道網絡法是氣冷渦輪葉片傳熱設計中最常用的方法。它是指將復雜的三維流動結構進行分割獲得一系列符合設計要求的“流動單元”，將各單元使用節點進行連接，抽象為由功能原件與節點組成的拓撲網絡系統，如圖1所示。之后建立各個功能原件以及功能網絡的控制方程，進而求解各個元件及節點處的各種物理參數。

為了方便設計人員分析網絡的正確性，也為后續依據管網計算模型做準備，通常需要繪制流體網絡圖來輔助設計。而在工程實踐中，設計人員需要人工繪制流體網絡圖，由于冷卻結構復雜，繪制過程繁瑣耗時，限制了管網計算的效率(方程組求解僅占總時間10％左右)。因此，如何實現流體網絡圖的自動化快速繪制，是本領域技術人員為提高管道網絡法的效率亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種面向管道網絡法的渦輪葉片流體網絡可視化方法，用以實現流體網絡圖的自動化快速繪制。

本發明提供的一種面向管道網絡法的渦輪葉片流體網絡可視化方法，包括如下步驟：

S1：啟動UG，打開經體分解后的渦輪葉片實體模型，從中提取流動單元信息以及流動單元之間的三維拓撲連通信息，包括單元編號、單元三維坐標、單元是否連通、連通方向以及連通屬性；其中，所述連通屬性包括干路之間的連通、干路與支路之間的連通以及氣膜孔連通；所述干路直接與渦輪葉片的入口建立連通關系，所述支路通過孔結構與渦輪葉片的入口建立連通關系；

S2：將提取的單元三維坐標投影在直角坐標系中的XOZ平面；

S3：設置一查找表對流動單元進行重新分類，分為直流路單元、轉彎段單元、匯合單元和分流單元四類，分類的依據包括流動單元的類型以及流動單元和與該流動單元相鄰的單元的連通關系；其中，所述直流路單元的入口和出口的氣流方向一致，所述轉彎段單元的入口和出口的氣流方向相反，所述匯合單元具有多個入口和一個出口，所述分流單元具有一個入口和多個出口；

S4：根據所述連通關系獲取所有位于所述連通關系起點處的干路起點單元，對所有的干路起點單元進行兩兩配對，判斷配對的兩個干路起點單元后續是否匯合于同一單元；若是，則配對的兩個干路起點單元屬于同一流道；若否，則配對的兩個干路起點單元分屬不同流道；

S5：對每一段流道中的干路起點單元的坐標進行賦值，判斷每一段流道中干路起點單元的個數是否為1；若是，則以該干路起點單元在XOZ平面的投影坐標為規劃坐標；若否，則以橫坐標最小的干路起點單元的投影坐標作為基準，剩余干路起點單元以橫坐標由小到大的順序按預設間距排布在橫坐標最小的干路起點單元的右側；