[發明專利]一種葉輪機械葉片氣動模型的建模方法

有效

• 申請號: 202110650999.4
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113297775B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 馬亞茹;陳波;周翔;王進;王石柱
• 申請（專利權）人: 上海尚實航空發動機股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明屬于葉輪機械氣動模型技術領域，具體涉及一種葉輪機械葉片氣動模型的建模方法，包括如下步驟：步驟S1、讀取葉片的三維實體模型，包括壓力面、吸力面、前緣和尾緣；步驟S2、對壓力面和吸力面分別進行網格拓撲，得到兩個網格面，通過網格面上的節點分布生成均不具備完全方向性的壓力面和吸力面；步驟S3、對不具備完全方向性的壓力面和吸力面進行放樣，生成具備方向性的壓力面和吸力面；步驟S4、將具備方向性的壓力面和吸力面組合，并與流道線合并，生成幾何實體。本發明的建模方法，通過壓力面和吸力面上的網格節點分布代替點集在各葉高截面的分布，能對葉片快速建立氣動模型，建模精度高；不必處理大量數據，可有效減緩眼部疲勞。

技術領域

本發明涉及葉輪機械氣動模型技術領域，尤其涉及一種葉輪機械葉片氣動模型的建模方法。

背景技術

葉輪機械氣動性能數值計算的前提是對氣動模型進行網格拓撲，市場上現有的針對葉輪機械的網格生成軟件和程序有很多，可以方便快捷地生成結構化網格。但這些網格生成軟件或程序大多數對三維模型或者數值模型要求較為嚴格，或要求為簡潔準確的三維葉片模型，或要求為能夠代表葉片的按某種格式排列的數據點。

葉輪機械葉片的三維實體模型通常由各種片體、曲面經剪裁縫合得到，在與網格生成軟件對接時，一些經處理的線條或曲面仍然會有多余的部分，不能成功被利用。且市面上的一些將三維實體模型轉化為氣動模型的軟件往往精度不夠高，常常導致葉片前緣及其附近變形，故此需要將其處理成按某種格式排列的數據點。在葉片建模過程中，為了得到數據點，需要首先使用子午流線截取不同葉高截面的葉型；在葉型上(包括壓力面、吸力面、前緣、尾緣等)布置合適的數據點；導出不同截面上的數據點，前緣、尾緣數據點分別分成兩部分，相應地配給壓力面和吸力面，再按從前緣到尾緣的順序將點分別沿壓力面、吸力面排列，得到兩列數據點；最后將不同葉高截面上的數據點按壓力面、吸力面的順序進行排列，即得到可進行網格劃分的葉片氣動模型。

上述方法得到的數據點在導出后順序是打亂的，需要對數據進行進一步處理，數據處理需要分別對壓力面、吸力面、前緣、尾緣分別進行排序，排序需要按實際模型進行確定，經常與數據代數大小有區別，之后將數據整體組合或分別組合也需要按順序進行。整個過程中大量數據需要手動處理，工作量大，容易出錯，極易引起操作者視覺疲勞。此外，如果針對的葉片尺寸大、扭曲程度高，需要更多的葉高截面數據和更多的布點去精確建模，極大地增加了數據處理的工作量，需要耗費更多的時間和精力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種葉輪機械葉片氣動模型的建模方法，在保證建模精度的條件下解決現有氣動建模方法耗費時間長、占用個人精力多、易出錯等問題，能對葉輪機械的葉片快速進行氣動模型建模，建模時間短，建模精度高；操作者不必處理大量數據，可以有效減緩眼部疲勞。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種葉輪機械葉片氣動模型的建模方法，包括：

步驟S1、讀取葉片的三維實體模型，所述三維實體模型包括壓力面、吸力面、前緣和尾緣；

步驟S2、對所述壓力面和所述吸力面分別進行網格拓撲，得到兩個網格面，通過兩個所述網格面上的節點分布生成不具備完全方向性的所述壓力面和所述吸力面；

步驟S3、對不具備完全方向性的所述壓力面和所述吸力面進行放樣，生成具備方向性的壓力面和吸力面；

步驟S4、將具備方向性的所述壓力面和所述吸力面組合，并與流道線合并，生成幾何實體。

作為本發明的一種優選的技術方案，在所述步驟S1中，以線和面的方式讀取所述葉片的所述三維實體模型。

作為本發明的一種優選的技術方案，在所述步驟S2前，還包括：

S021、將所述前緣和所述尾緣分別打斷，各形成兩部分；