[發明專利]基于ANSYS-APDL語言開發的冷態葉片加工坐標生成方法及系統

在審

• 申請號: 202210899420.2
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115345045A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 柳愷騁;曲震;王新軍;劉曌俞;常紅;趙有磊;王修慧
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

一種基于ANSYS?APDL語言開發的冷態葉片加工坐標生成方法，首先基于熱態葉型控制點坐標建立熱態葉型控制點子模型；基于所述熱態葉型控制點子模型，定義切割邊界；在APDL中存儲熱態葉型控制點子模型數據庫文件；基于熱態葉片有限元模型和熱轉冷葉片變形計算結果，在APDL中利用CBDOF命令對熱態葉型控制點子模型進行切割邊界插值；獲得熱態葉型控制點子模型節點變形量；在APDL中利用UPGEOM命令，獲得更新后的熱態葉型控制點子模型；更新后的熱態葉型控制點子模型節點坐標即為冷態葉片加工坐標。本發明同時提供一種冷態葉片加工坐標生成系統。本發明大幅降低了人工干預程度，提高了冷態葉片加工坐標生成效率。

技術領域

本發明屬于葉輪機械葉片技術領域，涉及一種基于ANSYS-APDL語言開發的冷態葉片加工坐標生成方法及系統。

背景技術

葉輪機械葉片的氣動性能通常是在設計狀態下進行考核，設計狀態下葉片承受包括熱載荷、離心載荷和氣動載荷等在內的復合載荷，此時葉型通常稱之為熱態葉型。然而在加工狀態下，葉片并未受到上述復合載荷作用，此時葉型通常稱之為冷態葉型。由于復核載荷的作用，熱態葉型與冷態葉型間存在一定差異，這種差異往往會對葉片氣動性能產生負面影響，尤其對于高負荷葉輪葉片，這種葉型差異對氣動性能的影響更加顯著。因此，在加工葉片前，需要獲得基于冷態葉型的葉片加工坐標。

利用結構有限元軟件，盡管可以基于熱態葉片有限元模型通過迭代計算獲得冷態葉片的有限元模型，但葉片有限元模型節點通常相對稀疏導致無法對葉片前后緣曲率較大處精確建模，并且有限元模型節點排列雜亂無序，上述因素都使得無法利用有限元模型直接生成冷態葉片的加工坐標。

目前，獲得冷態葉片加工坐標的方法主要包括：

(1)專利號為CN201510915701.2的發明“葉輪機葉片的生產坐標的生成方法和裝置”中提出，基于冷態葉片有限元模型對節點進行排序、插值加密等處理從而獲得葉片加工坐標。該發明克服了基于結構有限元模型生成冷態葉型加工坐標的困難，但方法對有限元模型網格密度要求較高，導致計算量大、耗時長。

(2)專利號為CN202110640447.5的發明“一種生成葉片加工坐標的方法和裝置”，該發明通過網格插值和造型逼近等處理構造冷態葉型，在冷熱葉型轉換計算時采用了相對低網格密度的有限元模型降低了計算量，但方法中仍無法避免對有限元模型中的節點進行排序和插值加密，步驟相對繁瑣，需進行較多的人工干預。

(3)文獻《渦輪葉型冷熱態轉換在液體火箭發動機中的應用》利用BP神經網絡將冷態葉片有限元模型節點變形量投影到等高面葉型控制點，從而獲得加工狀態下葉型控制點坐標。該方法需提取葉片有限元模型全體節點坐標及變形量后進行迭代計算獲取葉片表面節點坐標位置與變形量的映射關系，也存在計算量大、耗時長的問題。

因此，亟需設計一種高效便捷且自動化程度高的用于輸出冷態葉片加工坐標的方法。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種基于ANSYS-APDL語言開發的冷態葉片加工坐標生成方法及系統，大幅降低了人工干預程度，提高了冷態葉片加工坐標生成效率。

本發明解決技術的方案是：

一種基于ANSYS-APDL語言開發的冷態葉片加工坐標生成方法，包括：

獲取熱態葉型控制點坐標，在APDL中通過循環方式采用*VREAD命令讀入熱態葉型控制點坐標，基于熱態葉型控制點坐標建立熱態葉型控制點子模型；

基于所述熱態葉型控制點子模型，定義切割邊界，在APDL中利用NWRITE命令輸出切割邊界節點信息；

在APDL中存儲熱態葉型控制點子模型數據庫文件；