气、热和固的多学科耦合分析的方法技术

本发明专利技术的气、热和固的多学科耦合分析的方法，属于涡轮叶片寿命计算方法的技术领域，解决现有技术中的方法没有对气、热和固综合考虑，仅单一进行考虑的技术问题。包括S101:根据涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，并基于CAM软件生成涡轮叶片的模型；S102:获取涡轮叶片的气动边界并确定出叶片每个点的实际温度和/或压力；S103:根据所有点的所述实际温度和压力边界确定叶片所有点的静强度；S104:根据所有点的所述静强度分布确定叶片的实际使用寿命。本发明专利技术的方法对叶片的寿命综合考虑并评估。评估。评估。

【技术实现步骤摘要】
气、热和固的多学科耦合分析的方法


[0001]本专利技术属于涡轮叶片寿命计算方法的
，尤其涉及一种气、热和固的多学科耦合分析的方法。

技术介绍

[0002]涡轮作为航空发动机热端部件，具有进口来流温度高、压力大、工作环境严苛复杂等特点，是高度集成气动、传热、强度多学科深度交叉融合的学科。基于目前涡轮部件传统工程评估分析方法：气动设计、冷却设计、结构与强度设计相互独立、循环迭代的解耦设计方法，各学科、各专业之间设计迭代过程也存在一维、二维及三维设计阶段，使得在整个涡轮部件设计周期中各学科之间数据传递维度及精度无法保证，这将带来涡轮传统的设计评估方法固有的局限性：
[0003]1)专业之间设计迭代效率低；
[0004]2)学科之间数据传递维度及精度低；
[0005]3)涡轮叶片寿命预估偏差大。
[0006]因此传统的涡轮部件设计评估分析方法已无法满足涡轮叶片高效、高精度及长寿命低应力多物理场耦合设计要求。
[0007]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种气、热和固的多学科耦合分析的方法，解决现有技术中的方法欠缺对气、热和固综合考虑，仅单一进行考虑的技术问题。本案的技术方案有诸多技术有益效果，见下文介绍：
[0009]提供一种气、热和固的多学科耦合分析的方法，适用于航空发动机涡轮叶片寿命的评估，所述方法包括：
[0010]S101:根据涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，并基于CAM软件生成涡轮叶片的模型；
[0011]S102:获取涡轮叶片的气动边界并确定出叶片每个点的实际温度和/或压力；
[0012]S103:根据所有点的所述实际温度和压力确定叶片所有点的静强度；
[0013]S104:根据所有点的所述静强度确定叶片的实际使用寿命。
[0014]这个方法，是在国内首次提出的考虑叶片多学科耦合条件下的分析方法，考虑叶片每个点受到气体温度或压力影响，固体强度，并耦合这些参数，最终确定叶片实际的使用寿命，真正意义上解决了涡轮叶片气、热、固等多物理场耦合问题，实现学科之间数据高维度、高精度传递，极大降低涡轮叶片设计迭代周期，提升设计精度。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
[0016]本案的是在国内首次提出的考虑叶片多学科耦合条件下的分析方法，考虑片每个点受到气体温度或压力影响，固体强度，并耦合这些参数，最终确定叶片实际的使用寿命，
真正意义上解决了涡轮叶片气、热、固等多物理场耦合问题，实现学科之间数据高维度、高精度传递，极大降低涡轮叶片设计迭代周期，提升设计精度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1本专利技术整体流程图；
具体实施方式
[0019]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本专利技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0021]另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0022]如图1的气、热和固的多学科耦合分析的方法，适用于航空发动机涡轮叶片寿命的评估，方法包括：
[0023]S101:根据涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，并基于CAM软件生成涡轮叶片的模型；
[0024]S102:获取涡轮叶片的气动边界并确定出叶片每个点的实际温度和/或压力，具体的：
[0025]获取涡轮中燃气的物性参数和涡轮叶片材料的导热系数。燃气的物性参数，例如，气体密度、等压比热容或气体常数等。基于燃气物性参数和叶片材料导热系数，通过有限体
积及有限元分析法结合涡轮叶片的气动边界从而确定涡轮叶片每个点的实际温度和压力。
[0026]S103:根据所有点的实际温度和压力确定叶片所有点的静强度，具体的：
[0027]通过温度场对所有点进行区域划分，并判断每个区域的温度点是否超过预设值，预设值，即为，材料长时许用温度，如是，优化涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，直至满足预设值，即为，温度达标，如否，涡轮叶片每个点所述实际温度和压力的边界条件用于涡轮叶片的静强度，需要强调的是，使用该温度和压力的边界条件来进行确定，边界条件，是指在求解区域边界上所求解的变量或其导数随时间和地点的变化规律，为范围值。如，获取涡轮叶片表面的气动载荷、叶片预设的安装方式约束参数和叶片的材料属性材料属性，例如，材料持久强度，且通过有限元分析方法结合涡轮叶片每个点的实际温度确定每个点的静强度。
[0028]S104:根据所有点的静强度的分布确定叶片的实际使用寿命，具体的：
[0029]判断静强度是否超过预设持久强度，持久强度，例如，应力的要求。如是，优化涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，直至每个点满足预设持久强度，即为，静强度达标，如否，确定叶片的实际使用寿命，如，获取叶片预设的安装方式约束参数，通过有限元分析方法结合每个点的静强度，确定叶片振动和模态参数，以确定叶片的实际使用寿命。
[0030]进一步的，确定叶片的实际使用寿命的方法包括：
[0031]判断叶片的实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气、热和固的多学科耦合分析的方法，适用于航空发动机涡轮叶片寿命的评估，所述方法包括：S101:根据涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，并基于CAM软件生成涡轮叶片的模型；S102:获取涡轮叶片的气动边界并确定出叶片每个点的实际温度和/或压力；S103:根据所有点的所述实际温度和压力确定叶片所有点的静强度；S104:根据所有点的所述静强度确定叶片的实际使用寿命。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S102中的方法包括：获取涡轮中燃气的物性参数和涡轮叶片材料的导热系数；涡轮中燃气的所述燃气物性参数和导热系数，通过有限体积及有限元分析法结合所述涡轮叶片的气动边界确定涡轮叶片每个点的实际温度和压力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S103的方法包括：通过温度场对所有点进行区域划分，并判断每个区域的温度点是否超过预设值，如是，优化涡轮叶片的预设几何形状及冷却结构参数，直至满足预设值，如否，涡轮叶片每个点所述实际温度和压力的边界条...

【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，张维涛，卿雄杰，吴佳玉，张剑，王丽，何凌川，王闰龙，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：