[發明專利]一種基于掃掠曲線的內冷渦輪葉片擾流肋建模方法

在審

• 申請號: 202110454600.5
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113139236A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王成恩;袁輝
• 申請（專利權）人: 上海攀升數字科技有限責任公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;F01D5/18;G06F119/02
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 李崧巖

本發明公開了一種基于掃掠路徑的內冷渦輪葉片擾流肋建模方法，該擾流肋建模方法包括以下步驟：在流道葉背和/或葉盆側創建至少一條掃掠路徑，所述至少一條掃掠路徑中的每條掃掠路徑的方向分別與對應的待建擾流肋方向一致；分別在所述至少一條掃掠路徑上對應創建一掃掠截面；沿所述至少一條掃掠路徑掃掠對應的所述掃掠截面生成擾流肋實體。其不僅可創建曲面擾流肋，不同擾流肋截面及其長度可改變、肋截面可根據情況隨意設置，且可在內流道是一個整體曲面的情況進行建模。

技術領域

本發明屬于渦輪葉片建模技術領域，具體涉及一種內冷彎扭渦輪葉片擾流肋建模方法。

背景技術

增加渦輪進口溫度是提高發動機推重比的重要措施，但渦輪進口溫度的增加受到渦輪材料耐受溫度的限制。目前先進軍用發動機渦輪進口溫度已超過1990K，已遠遠超過高溫耐受合金的工作溫度1300～1400K。為保證發動機可靠工作，渦輪葉片普遍采用氣膜加內流的復合冷卻方式。相應的冷卻結構包括氣膜孔、擾流肋、擾流柱和沖擊孔等。擾流肋是其中重要的組成部分，布置在由隔肋隔開葉片內腔形成的若干冷卻通道的內壁中，其包括平行肋、間斷平行肋、V形擾流肋、間斷V形擾流肋，其示意圖分別如圖1中a、b、c、d所示，平行肋、V形擾流肋的實例分別如圖2中的a、b所示。其作用是增加散熱面積、加強氣流擾動，以強化換熱，降低葉片內壁溫度。

針對彎扭冷卻通道內擾流肋的特點，目前最先進的擾流肋建模主要是“基于等距曲面”的擾流肋造型方法，用隔肋面和葉盆或葉背的等距面裁剪平板工具體得到肋條，以此為基礎完成擾流肋建模。現有的建模方法能夠保證擾流肋厚度均勻一致，并很好地適應彎扭葉片的情況，避免建模過程中可能錯誤切除部分葉片內型實體，通過裁剪體角度、各曲面的偏移距離等較少的參數實現多種類型的擾流肋布置。

但是，現有“基于等距曲面”建模的擾流肋建模方法其存在以下問題：

1、擾流肋基礎實體為一個長方體，所以在圖3中A位置(包括下面對應的幾何面)的幾何面只能為平面，采用現有方法其不能實現曲面擾流肋實體的創建；

2、在某些場景下，需要不同長度或變截面的擾流肋，比如交錯肋葉根處的截面大于葉尖處的截面，目前的方法無法實現變截面擾流肋建模；

3、擾流肋特征的基本實體是一個長方體，因此肋截面為一個矩形或基于矩形的某一部分，應用該方法無法創建其它形狀截面的擾流肋；

4、通過四個曲面對肋基礎體進行裁剪，無法在內流道是一個整體曲面的情況進行建模。

發明內容

本發明為了解決現有技術不能創建曲面擾流肋、擾流肋截面及其長度大小不能改變、肋截面形狀單一、無法在內流道是一個整體曲面的情況進行建模的問題，提供一種基于掃掠曲線的內冷渦輪葉片擾流肋建模方，其不僅可創建曲面擾流肋，截面及其長度可適應彎扭縮放、肋截面可根據設計需求設計成多種形狀，且可在內流道是一個整體曲面的情況進行建模。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明第一方面提供一種基于掃掠曲線的內冷渦輪葉片擾流肋建模方法，具體包括以下步驟：

在流道葉背和/或葉盆側創建至少一條掃掠路徑，所述至少一條掃掠路徑中的每條掃掠路徑的方向分別與對應的待建擾流肋方向一致；

分別在所述至少一條掃掠路徑上對應創建一掃掠截面；

沿所述至少一條掃掠路徑掃掠對應的所述掃掠截面生成擾流肋實體。