一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法技术

技术编号:32923090 阅读:38 留言:0更新日期:2022-04-07 12:14
一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法,涉及航空发动机设计技术领域,解决现有层板结构流量评估方法计算复杂、耗费时间且难以简化为低维网络结构的问题,本发明专利技术针对双层壁叶片层板冷却结构,将多排气膜孔、冲击孔的流量分配预测问题拆解为局部流量预测和整体流量修正;本发明专利技术将涡轮叶片主流场、分腔/分区方案、冷却结构参数作为输入,几秒内即可完成对结构的流量评估。输出结果为各排气膜孔流量、冲击孔流量、层板内横流情况。本发明专利技术利用平板模型进行测试,流量的平均相对误差控制在10%以内,取得了非常优秀的预测效果。本发明专利技术预测层板流量的效率非常高,得到流量分配预测结果仅需几秒钟。结果仅需几秒钟。结果仅需几秒钟。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机设计
,具体涉及一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法

技术介绍

[0002]在航空发动机设计过程中,提高涡轮进口燃气温度是改善航空发动机性能的重要途径。相同发动机尺寸下,涡轮进口燃气温度每提高55℃,推力就能提高10%左右。目前,世界先进军用航空发动机涡轮进口燃气温度可以达到1970K,这样的温度是叶片材料无法承受的。且涡轮进口燃气温度的增长速度远远高于材料耐温程度的增长速度。因此,我们需要设计先进的冷却结构,来适应不断提高的涡轮前温度。
[0003]目前,国内外对涡轮冷却结构的研究现状和发展趋势主要是针对层板型涡轮冷却叶片进行设计。根据计算,使用双层壁涡轮叶片可以将冷却效率提高20%~30%,涡轮前温度提高222~333℃。我们要发展高性能的五代机叶片,乃至更先进的下一代叶片,双层壁涡轮叶片都是具有重大潜力的基础结构。
[0004]冷气流量的多少是影响层板结构冷却效果好坏的重要因素。而目前,使用数值方法对双层壁涡轮叶片进行流量评估的一般本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法,其特征是:该预测方法通过局部流量预测模块和整体流量修正模块实现;具体实现步骤如下:步骤一、将涡轮叶片主流压力场、叶片分腔/分区方案、冷却结构几何参数作为所述局部流量预测模块的输入;步骤二、设定层板结构冷气夹层内无横流,所有气膜/冲击孔的流量取决于局部冷却结构几何参数和层板局部内外压差;所述局部流量预测模块将层板结构拆分为若干个局部单元,对于每个局部单元,将气膜孔直径、层板结构内外压差作为所述局部流量预测模块输入,将无横流气膜/冲击孔的流量作为局部流量预测模块的输出;训练BP神经网络,建立局部流量预测模块输入与输出间的关联;并将输出的无横流气膜/冲击孔的流量输入到整体流量修正模块;步骤三、所述局部流量预测模块将所述涡轮叶片主流压力场、叶片分腔/分区方案、冷却结构几何参数以及无横流气膜/冲击孔的流量作为所述整体流量修正模块的输入;步骤四、所述整体流量修正模块对步骤三输入的数据进行分析,建立层板结构冷气夹层内的流量输运模型,并将所述流量输运模型分为自由横流层和分段修正层;在所述自由横流层内将冲击孔流量的一部分数据提取出来,根据冲击孔直径进行加权平均,分配到各个冲击孔;在所述分段修正层内根据横流强度和冷气的流动特性对各孔排气膜/冲击孔流量进行进一步修正,输出气膜孔排冷气流量、冲击孔排冷气流量以及层板内不同区域冷气流动方向和强度。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法,其特征在于:步骤一中,所述涡轮叶片主流压力场通过对无冷却结构实心叶片进行仿真计算得到,所述叶片分腔/分区方案由叶片设计人员提供。3.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片层板冷却结构的流量分配预测方法,其特征在于:步骤四中,在所述自由横流层内将冲击孔流量的0~90%提...

【专利技术属性】
技术研发人员:陶智姚广宇朱剑琴邱璐李地科王燕嘉
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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