一种涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法技术

技术编号:42656266 阅读:20 留言:0更新日期:2024-09-10 12:16
本发明专利技术涉及一种涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,包括:获取实际飞行任务剖面,将实际飞行任务剖面编制为标准载荷谱;根据涡轮叶片的最大应力获取次循环的平均应力值;基于标准载荷谱和平均应力值构建单次主循环材料疲劳损伤与最大应力之间的关系模型和单次主循环材料蠕变损伤与最大应力和最大温度之间的关系模型;构建单次主循环材料总损伤与最大应力和最大温度之间的关系模型;获取优化目标和约束条件;构建目标优化模型,目标优化模型基于优化目标和预设条件对涡轮叶片冷却结构的设计变量进行优化,获取优化后的设计变量。本发明专利技术提高了设计效率,降低了涡轮叶片冷却结构迭代设计周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及产品结构优化方法,特别是涉及一种涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法


技术介绍

1、随着飞机机动性、载重量、航程等性能的不断提高,要求航空发动机具有更高单位推力和更高的工作效率,基于布雷顿循环要想实现这些目标,提高发动机涡轮前温度是必然途径。然而涡轮前温度远远超过了目前使用的高温合金材料在工作温度下的蠕变极限,严重影响了涡轮叶片的使用寿命并降低了其工作稳定性,因此需要对涡轮叶片进行高效的冷却处理。

2、然而,在高温燃气与冷却气体共同作用下,涡轮叶片各部分之间的温度分布极其不均匀,使得其受热膨胀产生的形变有了较大的差距,因此产生了较大的热应力。冷却结构中的气膜孔等结构破坏了叶片结构的完整性,使得孔边等位置易产生较大的应力集中。现有的涡轮叶片冷却结构优化方法集中在高效冷却上而忽略了可能因此导致的冷却结构可靠性问题。因此随着冷却技术的发展,冷却效率的不断提高进一步增大了叶片的温度梯度,引起了更大的热应力。这将使得涡轮叶片的高温蠕变和疲劳损伤更加严重,直接影响航空发动机在设定工况下的安全稳定运行。因此有必要建立一种涡轮叶片冷却结构快速精本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,将所述实际飞行任务剖面编制为标准载荷谱包括:采用雨流计数法将所述实际飞行任务剖面编制为疲劳载荷谱和蠕变载荷谱。

3.根据权利要求2所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,获取次循环的平均应力值的方法为:

4.根据权利要求2所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,构建所述第一关系模型包括:

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,构建所述第...

【技术特征摘要】

1.一种涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,将所述实际飞行任务剖面编制为标准载荷谱包括:采用雨流计数法将所述实际飞行任务剖面编制为疲劳载荷谱和蠕变载荷谱。

3.根据权利要求2所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,获取次循环的平均应力值的方法为:

4.根据权利要求2所述的涡轮叶片冷却结构快速精确优化设计方法,其特征在于,构建...

【专利技术属性】
技术研发人员:由儒全李海旺邹逸凡王钦钦刘松
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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