一种高低压涡轮过渡流道型面反问题设计方法技术

本发明专利技术提供了一种高低压涡轮过渡流道型面反问题设计方法，根据高低压涡轮过渡流道几何约束条件，采用n次贝塞尔曲线构建端壁型面线，将端壁型面线旋转360度得到过渡流道三维几何，基于三维粘性数值分析对涡轮过渡流道实施正问题数值求解，得到轮毂和机匣端壁型面静压沿流向分布；计算过渡流道壁面虚拟移动速度，再乘以一个虚拟时间步长，得到壁面虚拟位移，虚拟位移即为反问题计算过程中的型面几何更新量。本发明专利技术针对高低压涡轮过渡流道端壁型面，根据设计需求预先给定流道端壁型面沿程静压分布，采用所给出的高低压涡轮过渡流道型面反问题设计方法，对初始流道进行反问题改型设计，得到满足预先给定的静压分布的涡轮过渡流道型面几何。

【技术实现步骤摘要】
一种高低压涡轮过渡流道型面反问题设计方法
本专利技术涉及发动机设计领域，尤其是一种过渡流道端壁型面的设计方法。
技术介绍
涡轮过渡流道作为大涵道比涡扇发动机重要部件，其连接了高压涡轮与低压涡轮。因此，涡轮过渡流道设计在满足其上、下游几何约束的同时，还需考虑流道自身性能，并保证高低压涡轮流场能够良好匹配。众所周知，叶轮机械设计方法主要分为两类：正问题设计方法和反问题设计方法。正问题设计方法又可以分为分析设计方法和最优化方法。分析设计方法的一般步骤是：首先根据设计需求从已有的叶型数据库选择合适的叶型作为初始叶型；然后利用CFD技术或实验技术对初始设计进行性能评估，判断初始设计是否达到设计需求；最后设计人员根据经验对初始叶型进行反复修改调整，直到达到设计需求。由于对叶型的修改调整强烈依赖设计人员实践经验，因此现阶段多采用最优化方法，即CFD技术与优化算法结合的方法。该方法实质是以数学寻优过程代替传统设计经验，最优化方法的一般步骤是：首先对初始几何进行参数化，选定优化设计变量及其约束范围；然后结合CFD技术生成若干样本；最后根据设计需求确定目标函数，通过优化算法寻优得到目标函数的极值点。反问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高低压涡轮过渡流道型面反问题设计方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：根据初始给定的高低压涡轮过渡流道几何约束条件，分别采用两个n次贝塞尔曲线构建其端壁型面线，构建过程为：首先，由上下游部件的几何约束条件确定贝塞尔曲线的控制点，然后由控制点得到贝塞尔曲线数学表达式，最后通过线性插值获得端壁型线的离散点坐标；每条贝塞尔曲线的数学表达式为：

【技术特征摘要】
1.一种高低压涡轮过渡流道型面反问题设计方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：根据初始给定的高低压涡轮过渡流道几何约束条件，分别采用两个n次贝塞尔曲线构建其端壁型面线，构建过程为：首先，由上下游部件的几何约束条件确定贝塞尔曲线的控制点，然后由控制点得到贝塞尔曲线数学表达式，最后通过线性插值获得端壁型线的离散点坐标；每条贝塞尔曲线的数学表达式为：式(1)中，Fi为贝塞尔曲线控制点坐标，i＝0,1,…,n，且包含横坐标与纵坐标；u为插值变量，取值范围为[0,1]，F(u)为对应插值变量的坐标；步骤2：将步骤1得到的端壁型面线旋转360度得到过渡流道三维几何，基于三维粘性数值分析对涡轮过渡流道实施正问题数值求解，得到轮毂和机匣端壁型面静压沿流向分布；预先给定满足设计需求的轮毂和机匣的静压分布，保证过渡流道壁面特征量守恒的前提下，利用预先给定的静压分布与实际计算的静压分布之间偏差量，计算得到过渡流道壁面虚拟移动速度，再乘以一个虚拟时间步长，得到壁面虚拟位移，虚拟位移即为反问题计算过程中的型面几何更新量；详细步骤如下：壁面特征量采用一维黎曼不变量，高低压涡轮过渡流道轮毂和机匣端壁型面一维黎曼不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴虎，杨晨，侯朝山，刘昭威，梁言，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61