气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法

本发明涉及气冷涡轮设计，尤其涉及一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法。

背景技术：

1、气冷涡轮叶片冷气通道的几何形态多种多样。对于导叶片，多采取两腔或三腔结构，在不同的腔室中，采用冲击冷却或不同扰流冷却等冷却方式，而在腔室外侧的叶片表面上也开有数量不等、方向形态不同的气膜冷却孔；对于存在较大离心惯性力的动叶片，出于结构与强度考虑，一般以扰流冷却与气膜冷却为主，较少采用冲击冷却，因而冷气通道通常采用往复折转的蛇形通道，通道之间以隔板分割，由于通道隔板的位置与厚度往往有较为特殊的变化规律，因而气冷动叶片的通道结构较为复杂，设计难度较大。

2、为了强化叶片内部换热，实际应用的扰流冷却结构一般会对通道内壁做粗糙处理、即添加一些扰流结构，既可以强化流体扰动、从而增加表面换热系数，还能在一定程度上增大换热面积。对于叶片中的径向通道，最常采用的就是添加平行扰流肋的强化传热方式。由于涡轮叶片内部冷却通道形状复杂，扰流肋的造型比在平面上的难度增加，扰流肋参数化设计的难点在于在空间曲面上的定位。

3、因此，如何提供一种能够精准快速在气冷涡轮叶片冷气通道中进行平行肋扰流拓扑设计的方法，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法，基于气冷涡轮叶片参数化数据，选定合适的扰流参数进行拓扑设计，能够快速准确地将平行肋扰流在空间曲面上进行定位。

2、基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：

3、1、一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法，包括：

4、s1、获取叶片参数化数据，所述叶片参数化数据包括但不限于叶片内形截面型线、叶根截面线和叶片倾斜角；

5、s2、采用隔板定位的方法设置肋片弦向位置；

6、s3、将叶根截面线的前缘点、尾缘点和中心点确定的平面作为为底平面，从叶根截面线中心点沿所述底平面法向向上平移预设距离s0，得到第一个肋片侧面中心点坐标；

7、s4、依次平移肋间距s和肋宽b，得到所有肋侧面型线的基准点，根据叶片倾斜角计算出肋型线方向，从而得到肋侧面型线数据，进而得到平行肋扰流拓扑构建结果。

8、进一步地，所述隔板定位的方法包括：

9、获取待设置的平行肋扰流中心线数据和叶片型线数据；

10、基于所述平行扰流肋中心线占叶片型线的百分比确定所述肋片弦向位置。

11、进一步地，平行肋扰流拓扑设计参数还包括肋高h。

12、进一步地，所述肋间距s与肋高h的比值范围为：

13、7≤s/h≤10；

14、所述肋高h与肋宽b的比值范围为：1≤h/b≤1.1。

15、进一步地，平行肋扰流拓扑设计参数还包括肋方向角a，所述肋方向角表示平行肋扰流的方向与冷气通道流动轴向的夹角。

16、进一步地，所述肋方向角a满足α≠90°。

17、进一步地，步骤s4具体包括如下步骤：

18、将所述叶片内形面向两侧偏置，得到肋顶面所在曲面；

19、画出肋侧面型线，分别向肋的顶部和底部曲面投影得到肋的四条边界线，提取边界线的顶点组成肋的截面型线，之后沿边界线得到肋的几何结构。

20、2、一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计装置，包括：

21、参数获取模块，用于获取叶片参数化数据，所述叶片参数化数据包括但不限于叶根截面线和叶片倾斜角；

22、定位模块，用于采用隔板定位的方法设置肋片弦向位置；

23、第一肋片设计模块，用于将叶根截面线的前缘点、尾缘点和中心点确定的平面作为为底平面，从叶根截面线中心点沿所述底平面法向向上平移预设距离s0，得到第一个肋片侧面中心点坐标；

24、构建模块，用于依次平移肋间距s和肋宽b，得到所有肋侧面型线的基准点，根据叶片倾斜角计算出肋型线方向，从而得到肋侧面型线数据。

25、3、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

26、4、一种电子设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置中存有多条指令，所述处理器用于读取所述存储装置中的多条指令并执行上述方法。

27、本发明提供的气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法，至少包括如下有益效果：

28、(1)基于气冷涡轮叶片参数化数据，选定合适的扰流参数进行拓扑设计，能够快速准确地将平行肋扰流在空间曲面上进行定位；

29、(2)对平行肋扰流的参数比值范围进行限定，得到最佳参数比值范围，使得定位效率更高，与气冷涡轮叶片冷气通道的匹配度更佳。

技术特征：

1.一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔板定位的方法包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，平行肋扰流拓扑设计参数还包括肋高h。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述肋间距s与肋高h的比值范围为：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，平行肋扰流拓扑设计参数还包括肋方向角a，所述肋方向角表示平行肋扰流的方向与冷气通道流动轴向的夹角。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述肋方向角a满足α≠90°。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4具体包括如下步骤：

8.一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种电子设备，包括处理器和存储装置，其特征在于，所述存储装置中存有多条指令，所述处理器用于读取所述存储装置中的多条指令并执行如权利要求1-7任一所述的方法。

技术总结一种气冷涡轮叶片平行肋扰流拓扑设计方法，涉及气冷涡轮设计技术领域，包括：获取叶片参数化数据，所述叶片参数化数据包括但不限于叶片内形截面型线、叶根截面线和叶片倾斜角；采用隔板定位的方法设置肋片弦向位置；将叶根截面线的前缘点、尾缘点和中心点确定的平面作为为底平面，从叶根截面线中心点沿所述底平面法向向上平移预设距离S<subgt;0</subgt;，得到第一个肋片侧面中心点坐标；依次平移肋间距S和肋宽b，得到所有肋侧面型线的基准点，根据叶片倾斜角计算出肋型线方向，进而得到平行肋扰流拓扑构建结果；该方法基于气冷涡轮叶片参数化数据，能够快速准确地将平行肋扰流在空间曲面上定位，选定合适的扰流参数进行拓扑设计。技术研发人员：王松涛,温风波,蔡乐,王龙飞,赵智源受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1