[發明專利]一種渦輪葉片型面參數法向梳狀顯示及交互式應用方法

在審

• 申請號: 202210367933.9
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114722443A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 韓緒軍;吳向宇;徐景亮;蘇航
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/17;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

本申請屬于渦輪葉片設計領域，為一種渦輪葉片型面參數法向梳狀顯示方法，通過先讀入葉片離散點形成葉型，而后通過對離散點順序判斷、葉背側和葉盆側的位置判斷和外法向方向判斷，依次將當地的法向量與型面參數進行對應關聯，而后計算各離散點處的法向模長和模長端點坐標，通過繪制顯示，形成梳狀顯示視圖。通過梳狀顯示視圖，能夠實現將型面圖形與參數變量的一體化顯示，可以直觀具體的顯示變量與型面之間的相互關系，能夠將型面的外換熱系數、靜壓分布在建模平臺中的集成顯示，在葉片冷卻設計時，能夠根據換熱系數沿葉型的具體分布情況，合理的布置葉片的氣膜孔及內部冷卻結構。

技術領域

本申請屬于渦輪葉片設計領域，特別涉及一種渦輪葉片型面參數法向梳狀顯示及交互式應用方法。

背景技術

渦輪冷卻葉片的表面換熱系數、壓力分布等是冷卻結構設計的重要依據，因此如何準確地捕捉到換熱系數沿葉型的分布至關重要，以圖11所示的葉片型面為例，圖12給出了外換熱系數隨壓力面、吸力面相對弧長的參數變化，這是目前主要的繪圖顯示技術方法，這種顯示方法能夠較好的反映變量參數沿相對弧長的分布趨勢，但是由于葉片表面是曲面，不同的位置曲率相差很大，各位置的相對弧長與當地的坐標并不是成線性等距的關系，因此這種顯示方法很難從圖形上直觀的了解各參數變量沿型面具體位置的詳細情況。

因此，如何更直觀的顯示出葉片型面參數隨當地位置的變化情況，從而更加方便地進行后續冷卻結構的設計是一個需要解決的問題。

發明內容

本申請的目的是提供了一種渦輪葉片型面參數法向梳狀顯示及交互式應用方法，以解決現有技術中由于航空發動機葉片不同位置的曲率相差很大，各位置的相對弧長與當地的坐標并不是成線性等距關系，導致難以直觀地從圖像上了解各參數變量沿型面具體位置的詳細情況的問題。

本申請的技術方案是：一種渦輪葉片型面參數法向梳狀顯示方法，包括：選取并讀入葉型離散點，離散點采用三次樣條方式擬合成葉型型面，判斷離散點順序；確定型面各局部位置外法線方向；讀入型面參數，計算型面各坐標點及插值點外法向，計算型面參數沿型面法向模長及模長端點坐標，根據型面坐標與變量模長的尺度關系，將變量的模長進行等比例線形縮放；將得到的型面參數沿型面法向模長及模長端點坐標通過編程或繪圖軟件進行繪制顯示，形成梳狀顯示視圖。

優選地，所述型面局部位置外法線方向的確定方法為：在每個離散點位置建立局部平面坐標系XOY，X軸代表當地切線的方向，Y軸代表當地法向方向；設A為型面上任意一點，其法向量為設離散點為順時針排序，B點為下游的相鄰數據點，進行向量的叉乘的正負判斷向量的指向，若為負值，則此時法向量指向型面的外側。

優選地，所述型面局部位置外法線方向的確定方法為：在每個離散點位置建立局部平面坐標系XOY，X軸代表當地切線的方向，Y軸代表當地法向方向；設A為型面上任意一點，其法向量為設離散點為逆時針排序，B點為下游的相鄰數據點，而后選取擬合后AB曲線間的第一插值點AB1，進行向量的叉乘若為正值，則此時法向量指向型面的外側。

優選地，在進行外法線方向判斷之前，先通過對離散點的法向量和相鄰點向量的叉乘來判斷葉背側和葉盆側的上下位置，若叉乘結果先增大后減小，則葉背側在上；若叉乘結果先減小后增大，則葉盆側在上。

優選地，所述離散點參數采用累積弦長方法形成葉片型面。

優選地，所述離散點順序的判斷方法為：先將離散點按照距離大小進行排序，獲取任意一個離散點，而后找到相鄰的離散點，進行叉乘判斷，判斷叉乘的正負值，若為正值，則說明離散點為順時針排序；若為負值，則說明離散點為逆時針排序。

優選地，在繪制顯示之后，將對任意相鄰兩離散點處的模長端點進行直線連線。

作為一種具體實施方式，一種渦輪葉片型面參數交互式應用方法，獲取上述所述的梳狀顯示數據，將參數模長及坐標點讀入CAD建模平臺，將模長及坐標點與CAD建模平面中的葉片實體型面的各坐標點一一對應設置，將至少一種型面參數在葉片實體型面中進行梳狀顯示。