[發明專利]一種渦輪氣冷葉片二維溫度、強度的快速評估方法

在審

• 申請號: 202011390652.2
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112507586A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 屈云鳳;孫樹立;吳向宇
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所;北京大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;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領域，特別涉及一種渦輪氣冷葉片二維溫度、強度的快速評估方法。包括：步驟一：獲取渦輪氣冷葉片的二維截面；步驟二：構建二維截面的有限元模型，并將有限元模型進行網格劃分，獲取網格的節點數據；步驟三：獲取渦輪氣冷葉片的材料參數以及溫度場計算邊界條件，計算網格的各個節點的溫度值，得到渦輪氣冷葉片的溫度場；步驟四：將渦輪氣冷葉片的溫度場等效為熱荷載，并將熱載荷以及預置的壓力載荷同時施加在有限元模型上，計算網格的各個節點的位移值以及應力值，得到渦輪氣冷葉片的位移場以及應力場；溫度場、位移場以及應力場計算中均采用同一套網格。本申請能夠在保證計算準確度的基礎上，提高計算效率和計算便捷度。

技術領域

本申請屬于航空發動機領域，特別涉及一種渦輪氣冷葉片二維溫度、強度的快速評估方法。

背景技術

目前計算渦輪冷卻葉片的溫度、強度計算方法多采用商用軟件計算，其統一思路為，輸入葉片的二維幾何模型，進行網格劃分，通過氣熱耦合的算法，或者采用分布算法，通過建立表面效應單元，輸入換熱邊界，進行計算。但是無論是氣熱耦合算法還是建立表面效應單元輸入邊界的方法，其均需要輸入葉片的二維幾何模型，且由于溫度、強度采用不同的網格，計算操作復雜，中間手動操作、計算步驟多等原因使得計算時間較長，在葉片進行方案設計時，需要耗費較長的周期。

因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

發明內容

本申請的目的是提供了一種渦輪氣冷葉片二維溫度、強度的快速評估方法，以解決現有技術存在的至少一個問題。

本申請的技術方案是：

一種渦輪氣冷葉片二維溫度、強度的快速評估方法，包括：

步驟一：獲取渦輪氣冷葉片的二維截面；

步驟二：構建所述二維截面的有限元模型，并將所述有限元模型進行網格劃分，獲取網格的節點數據；

步驟三：獲取所述渦輪氣冷葉片的材料參數以及溫度場計算邊界條件，計算所述網格的各個節點的溫度值，得到所述渦輪氣冷葉片的溫度場；

步驟四：將所述渦輪氣冷葉片的溫度場等效為熱荷載，并將所述熱載荷以及預置的壓力載荷同時施加在所述有限元模型上，計算所述網格的各個節點的位移值以及應力值，得到所述渦輪氣冷葉片的位移場以及應力場；

其中，溫度場、位移場以及應力場計算中均采用同一套網格。

可選地，步驟二中，所述構建所述二維截面的有限元模型包括：

S201、將所述葉片截面分為外型面以及內型面，在所述外型面上選取外型線，在所述內型面上選取內型線；

S202、在外型線以及內型線上選取節點，并將各個節點按照順時針或逆時針順序進行排序；

S203、根據各個節點繪制成封閉的有限元模型。

可選地，S201中，所述在所述外型面上選取外型線，在所述內型面上選取內型線時，滿足以下原則：

外型線線段不可自交；

內型線線段不可自交；

內型線不允許超出外型線范圍。

可選地，S202中，所述在外型線以及內型線上選取節點時，如果相鄰兩個節點的距離超過預置的最大分段長度限制，則根據最大分段長度限制進行線性插值，使選取的節點滿足限制條件。

可選地，S203中，所述根據各個節點繪制成封閉的有限元模型包括：

將內型線節點分為封閉圖形節點以及非封閉圖形節點；

將所述封閉圖形節點連接成多個封閉圖形；