[發明專利]一種渦輪冷卻葉片管網拓撲數據提取方法

有效

• 申請號: 202011268072.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112380651B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 徐景亮;王鳴;吳向宇;席平;李吉星;蘇航;吳偉龍;賀佳慧
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/18;G06F119/08
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于航空發動機渦輪冷卻葉片設計技術領域，特別涉及一種渦輪冷卻葉片管網拓撲數據提取方法，基于NX設計平臺，包括如下步驟：步驟一、導入渦輪冷卻葉片模型文件；步驟二、創建水平分割面，將渦輪冷卻葉片的外型實體分割為多個實體；步驟三、將多個實體中的每個實體進一步分割為多個幾何單元；步驟四、提取所有幾何單元的位置數據；步驟五、提取各幾何單元之間的拓撲連通關系數據；步驟六、導出所有幾何單元的位置數據及各幾何單元之間的拓撲連通關系數據。本申請的渦輪冷卻葉片管網拓撲數據提取方法，增加了葉片設計的自動化程度，縮短渦輪葉片研發周期，為實現葉片建模分析一體化做準備。

技術領域

本申請屬于航空發動機渦輪冷卻葉片設計技術領域，特別涉及一種渦輪冷卻葉片管網拓撲數據提取方法。

背景技術

渦輪冷卻葉片是航空發動機及燃氣輪機的核心部件，隨著燃氣渦輪進口溫度的不斷升高，不同形式的冷卻結構在渦輪冷卻葉片中廣泛應用，葉片冷卻結構日趨復雜，見圖1、圖2，其目的是將渦輪葉片溫度控制在材料允許范圍之內，另一方面，溫度梯度決定渦輪葉片熱應力大小，冷卻結構的合理布置能夠有效降低葉片內部熱應力，延長渦輪葉片使用壽命。

為保證復雜冷卻結構的合理選擇及布置，葉片冷氣通道的內部流動分析必不可少，而管網計算是葉片冷氣通道流動分析的主要技術手段之一，相對于有限元方法，具有計算速度快、占用計算資源少、可靠性程度高等特點，因此可以有效縮短葉片設計周期。

管網計算需要根據渦輪冷卻葉片的冷卻結構類型以及冷氣在冷卻結構間的流動關系，提取管網拓撲數據，建立網絡拓撲模型用于分析計算。目前在設計過程中，設計人員一般在CAD平臺上將葉片沿葉高方向(坐標系z向)分割為幾段，再將每段分割為多個包含流腔的幾何單元，然后根據幾何單元的相對位置及流腔的連通關系，繪制網絡拓撲圖(一個幾何單元對應一個節流單元)，用于后續計算。如圖3，為葉片的幾何單元及據此繪制的拓撲網絡圖。

上述現有方案設計方法的缺點在于：1)設計人員手動繪制管網拓撲模型過程需耗費較長時間，影響工作效率；2)手動操作增加了出錯的可能；3)手動繪制的網絡圖割裂了幾何單元與幾何模型的聯系，無法實現幾何單元數據隨幾何模型的改變而自動更新，因此增加了計算周期，使得在有限時間內無法實現多輪次的設計迭代。

發明內容

為了解決上述技術問題至少之一，本申請提供了一種渦輪冷卻葉片管網拓撲數據提取方法。

本申請公開了一種渦輪冷卻葉片管網拓撲數據提取方法，基于NX設計平臺，包括如下步驟：

步驟一、在NX中導入渦輪冷卻葉片模型文件；

步驟二、創建水平分割面，將渦輪冷卻葉片的外型實體分割為多個實體；

步驟三、將多個實體中的每個實體進一步分割為多個幾何單元；

步驟四、提取所有幾何單元的位置數據；

步驟五、提取各幾何單元之間的拓撲連通關系數據；

步驟六、導出所有幾何單元的位置數據及各幾何單元之間的拓撲連通關系數據。

根據本申請的至少一個實施方式，在所述步驟一中，NX絕對坐標系O(x，y，z)中原點O位于發動機的軸線上，Z軸正向為渦輪冷卻葉片葉高方向，X軸正向為發動機正航向，Y軸正向按右手直角坐標系確定。

根據本申請的至少一個實施方式，所述步驟二包括：

步驟2.1、沿Z軸方向設置水平分割面的高度；

步驟2.2、平行于XOY平面創建N個水平分割面，并依據其Z向高度由下到上依次命名為D_i,i＝1,2,…,N；