一种重型燃气轮机的结构化设计方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请提出的重型燃气轮机结构化设计方法、装置以及存储介质，基于获取的重型燃气轮机需求参数，通过IPD数据分析得到重型燃气轮机的一维模型，利用一维模型对重型燃气轮机进行仿真计算获得重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数，建立整机热分析模型，通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估重型燃气轮机部件设计参数，经设计迭代后得到重型燃气轮机的整机设计参数，对重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到重型燃气轮机的目标整机设计参数。本申请提出的方法确保了设计出的重型燃气轮机的性能可以达到使用要求，减少设计迭代，提升设计效率。同时，可以灵活对各部件进行仿真与修改，为重型燃气轮机的整个设计过程提供了便利。过程提供了便利。过程提供了便利。

【技术实现步骤摘要】
一种重型燃气轮机的结构化设计方法、装置及存储介质


[0001]本申请涉及重型燃气轮机
，尤其涉及一种重型燃气轮机的结构化设计方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]在我国大力发展国产重型燃气轮机的背景下，需要确保设计出的重型燃气轮机可以达到使用要求，以避免重型燃气轮机出现设计不合理，性能不达标的情况。
[0003]相关技术中，在重型燃气轮机的设计过程中，对部件的间隙控制评估不精准，从而使得设计出的重型燃气轮机出现故障，造成损失。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种重型燃气轮机的结构化设计方法、装置及存储介质，以提出一种发动机燃气涡轮的结构化设计方法。
[0005]本申请第一方面实施例提出一种重型燃气轮机的结构化设计方法，包括：
[0006]获取重型燃气轮机的需求参数；
[0007]通过IPD数据分析得到所述重型燃气轮机的一维模型；
[0008]利用所述一维模型对所述重型燃气轮机进行仿真计算获得所述重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数；
[0009]建立整机热分析模型；
[0010]通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估所述重型燃气轮机的部件设计参数，经设计迭代后得到所述重型燃气轮机的整机设计参数；
[0011]对所述重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到所述重型燃气轮机的目标整机设计参数。
[0012]本申请第二方面实施例提出一种重型燃气轮机的结构化设计装置，包括：
[0013]获取模块，用于获取重型燃气轮机的需求参数；
[0014]确定模块，用于通过IPD数据分析得到所述重型燃气轮机的一维模型；
[0015]仿真模块，用于利用所述一维模型对所述重型燃气轮机进行仿真计算获得所述重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数；
[0016]建立模块，用于建立整机热分析模型；
[0017]设计模块，用于通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估所述重型燃气轮机的部件设计参数，经设计迭代后得到所述重型燃气轮机的整机设计参数；
[0018]评估模块，对所述重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到所述重型燃气轮机的目标整机设计参数。
[0019]本申请第三方面实施例提出的计算机存储介质，其中，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现如上第一方面所述的方法。
[0020]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0021]本申请提出的重型燃气轮机的结构化设计方法、装置以及存储介质，获取重型燃气轮机的需求参数，通过IPD数据分析得到重型燃气轮机的一维模型，利用一维模型对重型燃气轮机进行仿真计算获得重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数，建立整机热分析模型，通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估重型燃气轮机的部件设计参数，经设计迭代后得到重型燃气轮机的整机设计参数，对重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到重型燃气轮机的目标整机设计参数。由此，通过本申请提出的重型燃气轮机的结构化设计方法在重型燃气轮机的设计过程中，通过对重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到重型燃气轮机的目标整机设计参数，从而确保了设计出的重型燃气轮机的性能可以达到使用要求，减少设计迭代，提升设计效率。同时，本申请对重型燃气轮机的各部件进行结构化设计，从而可以灵活对各部件进行仿真与修改，为重型燃气轮机的整个设计过程提供了便利，进而使得重型燃气轮机的设计结果更加精确。
[0022]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0023]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1为根据本申请一个实施例提供的重型燃气轮机的结构化设计方法的流程示意图；
[0025]图2为根据本申请一个实施例提供的重型燃气轮机的结构化设计装置的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0027]下面参考附图描述本申请实施例的重型燃气轮机的结构化设计方法及装置。
[0028]实施例一
[0029]图1为根据本申请一个实施例提供的重型燃气轮机的结构化设计方法的流程示意图，如图1所示，可以包括：
[0030]步骤101、获取重型燃气轮机的需求参数。
[0031]本实施例中，获取到的重型燃气轮机的需求参数是对市场、竞争对手、以及现有的技术成熟度分析之后得到的。
[0032]步骤102、通过IPD数据分析得到重型燃气轮机的一维模型。
[0033]在本专利技术的实施例中，IPD会对获取到的需求参数进行数据合并归集，之后得到重型燃气轮机的一维模型。
[0034]步骤103、利用一维模型对重型燃气轮机进行仿真计算获得重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数。
[0035]在本专利技术的实施例中，可以根据重型燃气轮机的一维模型，通过仿真工具对整机循环参数进行仿真计算得出重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数。
[0036]以及，在本专利技术的实施例中，根据重型燃气轮机的一维模型进行仿真的过程中，还可以通过材料数据库对部件主材料进行选择评估，以得出重型燃气轮机的部件设计参数对及其对应的材料选择。
[0037]进一步地，在本专利技术的实施例中，部件设计参数可以包括通流、叶型设计参数、压气机设计参数、燃烧室设计参数、转子系统设计参数、二次空气系统设计参数。
[0038]具体的，在本专利技术的实施例中，通流可以评估设计点工况下各级压比分布以及各级出口的总压径向分布，并对端壁附面层区域进行评估。通流可以包括评估设计点各级出口总温径向分布、对叶高马赫数分布，前级叶尖激波情况进行评估、各级动叶的进出口气流角径向分布、各级静叶的进出口气流角径向分布、获取动静叶出口参数和级间匹配装填，抑制流动分离。
[0039]进一步地，在本专利技术的实施例中，叶型设计参数可以包括圆弧叶型、造型攻角以损失模型估算为最小损失攻角参考、表面马赫数、形状因子分部、叶型吸力面峰值马赫数。
[0040]进一步地，在本专利技术的实施例中，压气机设计参数可以包括压比、绝热效率和喘振裕度。
[0041]进一步地，在本专利技术的实施例中，燃烧室设计参数可以包括燃烧效率、NOx排放、CO排放、出口温度、总压损失系数，最大压力脉动/总压，寿命，华白数。以及，在本专利技术的实施例中，燃烧室设计参数还包括燃料压力、燃料温度、燃料流量、燃烧室入口空气总温、燃烧室入口空气总压的设计边界条件。
[0042]进一步地，在本专利技术的实施例中，转子系统设计参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重型燃气轮机的结构化设计方法，其特征在于，所述方法包括：获取重型燃气轮机的需求参数；通过IPD数据分析得到所述重型燃气轮机的一维模型；利用所述一维模型对所述重型燃气轮机进行仿真计算获得所述重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数；建立整机热分析模型；通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估所述重型燃气轮机的部件设计参数，经设计迭代后得到所述重型燃气轮机的整机设计参数；对所述重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到所述重型燃气轮机的目标整机设计参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立整机热分析模型包括建立由轴对称和平面应力单元组成的二维有限元模型，所述建立由轴对称和平面应力单元组成的二维有限元模型，包括：整个重型燃气轮机的静子和转子组合在一个通用模型中，瞬态分析轴对称抛物线四边形和三角形网格用于描述转子和静子轴对称区域一些无法用轴对称单元建模的区域；使用平面应力四边形和三角形网格建模，根据2D变形结果和瞬态缩放评估厚度，主要考虑压气机和透平叶片的翼型变形；采用重叠平面应力网格对相应旋转部件的轴向转子槽和根部进行建模；通过应用运动学约束和间隙单元分析模型，简化旋转部件相对于轮盘的相对接触运动。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估所述重型燃气轮机的部件设计参数，包括：对整个二维静子和转子的瞬态变形进行间隙设计；和/或对叶尖位移相对于叶根或叶片槽的增量进行间隙设计，以评估冷热态变化过程中叶尖碰磨的风险；和/或利用2D转静部件的瞬态分析，以评估转子和静子的瞬态变形对径向间隙的影响。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对整个二维静子和转子的瞬态变形进行间隙设计，包括：从所述二维有限元模型的瞬态分析中获取基本转子和静子轮廓线；对标称参数变化进行热瞬态分析，生成热边界条件，所述热边界条件的特征如下：转子和静子二维轮廓被划分为区域，每个区域的开始和结束处都有热空气温度和传热系数值；利用从热瞬态模拟中获得的每个时间步长的温度点对二维静子和转子的瞬态变形进行间隙设计。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对叶尖位移相对于叶根或叶片槽的增量进行间隙设计，以评估冷热态变化过程中叶尖碰磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：马耀飞，谢琪，史玉恒，李垒栋，林佳佳，彭帅国，石凯，马秀娟，梁连喜，闫雪，李艳，辛国柏，王暾，孙海江，
申请(专利权)人：中国联合重型燃气轮机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：