[發明專利]確定壓氣機葉片所受氣動合力及其作用點的方法

有效

• 申請號: 202110248959.7
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112597613B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張烔;王進春;樊琳;楊平;曹傳軍;吳志青
• 申請（專利權）人: 中國航發上海商用航空發動機制造有限責任公司;中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧嘉運

本申請涉及一種確定壓氣機的葉片所受氣動合力及其作用點的方法，包括：將所述壓氣機的葉片的三維模型的表面劃分成多個網格；針對葉片表面的每個所述網格計算出該網格的各頂點的靜壓值；將各網格頂點按隨體網格的方式進行編號排列；對于所述葉片表面上的每個所述網格，將其按規律劃分為兩個三角形微元平面；通過遍歷所述隨體網絡的每個網格計算相應三角形微元平面上的壓力矢量，并將所有三角形微元平面上的壓力矢量累加以獲得整個葉片受到的合力；基于合力矩相等原理，計算合力作用線；以及根據葉片壓力面上的各個網格頂點到所述合力作用線的距離確定合力作用點。

技術領域

本申請涉及壓氣機設計領域，具體而言，涉及一種確定壓氣機葉片所受氣動合力（以下簡稱為“合力”）及其作用點的方法。

背景技術

在航空發動機領域中， 渦扇發動機是一種常用的航空發動機，一般為雙轉子發動機，其主要由風扇、壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪等部件組成。

壓氣機是在雙轉子航空發動機或燃氣輪機中的部件。在低壓軸、高壓軸上各有一個壓縮部件，高壓軸上的壓縮部件稱為高壓壓氣機，低壓軸上的壓縮部件稱為低壓壓氣機。所述高壓壓氣機和低壓壓氣機在本文中統稱為壓氣機。

在壓氣機的試驗過程中，基于壓氣機工作原理，轉子葉片將空氣向試驗件出口壓縮排出時，由于氣流的反作用力，轉子會受到向前的推力。目前在國內外航空發動機壓氣機性能試驗件中，因止推軸承承載能力的限制，通常需要采取軸向力平衡系統來對壓氣機產生的向前推力進行平衡。因此，在壓氣機葉片造型的設計階段，如何能夠準確快速地獲取葉片表面所受的合力大小和其作用點對于軸向力平衡系統的設計具有重要的參考意義。此外，在壓氣機的設計過程中，通常需要和結構強度進行多輪迭代，精確地獲取壓氣機表面所受的合力及其作用點，對于在壓氣機強度計算過程中的氣動載荷及其作用點的施加設置能夠提供指導依據。

因此，存在一種需求，期望能夠提供一種能夠準確快速地確定壓氣機葉片所受氣動合力及其作用點（也可稱為“作用位置”）的方案。

發明內容

在本申請中，提供了一種用于確定壓氣機的葉片所受氣動合力及其作用點的方案。利用所述方案可以準確快速地確定壓氣機葉片所受氣動合力及其作用點，從而為葉片的設計提供有力的幫助。

根據本申請的一個方面，公開了一種確定壓氣機的葉片所受氣動合力及其作用點的方法，包括：將所述壓氣機的葉片的三維模型的表面劃分成多個網格；針對葉片表面的每個所述網格計算出該網格的各頂點的靜壓值；將各網格頂點按隨體網格的方式進行編號排列；對于所述葉片表面上的每個所述網格，將其按規律劃分為兩個三角形微元平面；通過遍歷所述隨體網絡的每個網格計算相應三角形微元平面上的壓力矢量，并將所有三角形微元平面上的壓力矢量累加以獲得整個葉片受到的合力；基于合力矩相等原理，計算合力作用線；以及根據葉片壓力面上的各個網格頂點到所述合力作用線的距離確定合力作用點。

根據本申請的另一方面，提供了一種存儲有指令的計算機可讀存儲介質，當所述指令被執行時使得機器執行如上所述的方法。

根據本申請的又一方面，提供了一種計算機系統，包括用于執行如上所述的方法的裝置。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。

附圖說明

為了描述可獲得本發明的上述和其它優點和特征的方式，將通過參考附圖中示出的本發明的具體實施例來呈現以上簡要描述的本發明的更具體描述。可以理解，這些附圖只描繪了本發明的各典型實施例，并且因此不被認為是對其范圍的限制，將通過使用附圖并利用附加特征和細節來描述和解釋本發明，在附圖中：

圖1示出了根據本申請的一個實施例的用于確定壓氣機葉片所受氣動合力及其作用點的方法。

圖2示出了對網格頂點進行編號排列的示例i、j的方向。