涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法技术

涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法，涉及航空发动机。1)建立涡轮转子二维几何模型，生成涡轮转子二维网格模型，执行强度分析；2)选择剪切边界位置，提取剪切边界上节点的坐标、位移结果和应力结果，进行几何模型重构与网格划分，得三维单孔扇区子模型；3)对三维单孔扇区子模型执行强度分析，对比涡轮转子二维网格模型的强度分析结果，若误差可接受，则完成变维度子模型建模，若误差不可接受，则返回步骤2)；4)设计非圆通气孔，分别计算非圆通气孔单孔面积、通气孔数目和三维子模型的扇区角度；5)自动建模与自动分网；6)建立通气孔优化数学模型。可使涡轮封严盘通气孔的孔边应力分布更为均匀，使封严盘的疲劳寿命大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法
本专利技术涉及航空发动机，尤其是涉及一种涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法。
技术介绍
发动机是飞机的“心脏”。它是飞机的重要组成部分之一，是推动飞机快速发展的动力，也是决定飞机性能，成本和可靠性的关键因素。随着发动机技术的发展和发动机结构的改进，使得航空领域取得了很大的突破。涡轮对航空发动机非常重要。它通过轴驱动压气机，并将部分动力传递到附件。航空涡轮发动机最显着的特点是大功率、高温燃气、高转速、高负荷和高效率。涡轮，特别是高压涡轮在最恶劣的环境下工作。作为发动机中热负荷和功率负荷最大的组件，它是发动机中故障较多的组件之一。因此，涡轮的结构设计要求重量轻、尺寸小、结构简单，同时保证结构强度的可靠性。图1给出了现有某典型航空发动机涡轮转子二维模型。可见，涡轮封严盘和涡轮轴、第一级涡轮盘采用螺栓结构连接。封严盘通气孔正对预旋喷嘴，并与其共同作为预旋系统的组成单元。预旋系统是航空发动机空气系统的组成部分，主要作用是给涡轮转子有关部位提供冷气，对于降低该部位温度起着至关重要的作用([1]WuC,Vais本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)建立涡轮转子二维几何模型，生成涡轮转子二维网格模型，然后采用APDL语方对涡轮转子二维网格模型执行强度分析；/n2)选择合适的剪切边界位置，提取剪切边界上节点的坐标、位移结果和应力结果，采用Hypermesh用户开发语言进行几何模型重构与网格划分，得到三维单孔扇区子模型和高质量的六面体网格；/n3)采用APDL语言对三维单孔扇区子模型执行强度分析，对比涡轮转子二维网格模型与三维单孔扇区子模型的强度分析结果，若误差可接受，则完成变维度子模型建模，若误差不可接受，则返回步骤2)；/n4)设计非圆通气孔，非圆通气孔是双轴对称的...

【技术特征摘要】
1.涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法，其特征在于包括以下步骤：
1)建立涡轮转子二维几何模型，生成涡轮转子二维网格模型，然后采用APDL语方对涡轮转子二维网格模型执行强度分析；
2)选择合适的剪切边界位置，提取剪切边界上节点的坐标、位移结果和应力结果，采用Hypermesh用户开发语言进行几何模型重构与网格划分，得到三维单孔扇区子模型和高质量的六面体网格；
3)采用APDL语言对三维单孔扇区子模型执行强度分析，对比涡轮转子二维网格模型与三维单孔扇区子模型的强度分析结果，若误差可接受，则完成变维度子模型建模，若误差不可接受，则返回步骤2)；
4)设计非圆通气孔，非圆通气孔是双轴对称的，由四段相切的圆弧构成，通气孔中心与基圆的圆心重合，大圆弧分别与基圆、小圆弧相切，分别计算非圆通气孔单孔面积、通气孔数目和三维子模型的扇区角度，进而推导求得通气孔与三维单孔扇区子模型左右边界的最短距离；
5)自动建模与自动分网；
6)建立通气孔优化数学模型。


2.如权利要求1所述涡轮封严盘非圆通气孔集成设计优化方法，其特征在于在步骤5)中，所述自动建模与自动分网的具体步骤为：
(1)定义通气孔设计变量参数；
(2)导入预先定义的二维子模型的“.HM”文件；
(3)以封严盘轴为旋转轴，旋转二维子模型，生成无通气孔结构的三维扇区子模型；
(4)构建通气孔结构，生成带通气孔结构的三维扇区子模型；
(5)构建通气孔偏置结构，切割步骤(4)中生成的三维扇区子模型，得到子域A、子域B、子域C和子域D；
(6)在子域A的源面生成四边形网格，在牵引网格的控制下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫成，赵超帆，钱宇耕，尤延铖，袁修开，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35