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(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111429798.8 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 董平 徐虎 李涛 牛夕莹 候隆安 王佳宾 郑群 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化造 型方法 (57)摘要 本发明提供一种涡轮叶片气膜孔结构参数 化造型方法, 在UG中导入 叶片流道实体; 抽取流 道实体中叶片的型面, 并将叶片表 面进行划分相 应的气膜 孔区域, 分别为前缘区, 腮孔区, 压力面 区及吸力面区; 在前缘区叶底曲线处确定前缘孔 基准点; 以基准点为原点建立前缘基准轴; 以基 准点为圆心生成基准孔圆柱; 基准孔圆柱绕轴旋 转, 确定倾角; 旋转后圆柱移动以确定第一个气 膜孔位置; 阵列气膜孔特征 以确定斜孔数目; 基 准孔圆柱移动并阵列以确定直孔位置及数目; 重 复上述步骤完成前缘孔造型; 腮孔、 压力面孔、 吸 力面孔与上述步骤相同; 导入内腔实体, 进行布 尔合并运算完成整个叶片气膜 孔造型。 本发明通 过改变对应步骤参数实现涡轮叶片气膜孔参数 化造型设计 。 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 CN 114429001 A 2022.05.03 CN 114429001 A 1.一种涡轮叶片 气膜孔冷却结构的参数化造型 方法, 其特 征是: 包括以下步骤: 步骤1: UG中导入叶栅 流道实体; 步骤2: 抽取流道实体中叶片型面, 并划分气膜孔区, 分别为前缘区, 腮孔区, 压力面区, 吸力面区; 步骤3: 前缘区叶底曲线上按照弧长百分比确定前缘区孔基准 点位置; 步骤4: 以前缘孔基准点为原点, 以前缘曲面法向为xc轴, 曲线切向为yc轴, 沿叶高方向 为zc轴, 建立前缘局部坐标系; 步骤5: 以基准 点为圆心, 基准轴xc轴正向为矢量方向, 建立基准圆柱; 步骤6: 将圆柱 底面沿xc轴反向偏置面, 建立完整基准圆柱; 步骤7: 以基准圆柱孔的基准点为轴点, yc轴为轴向矢量, 旋转使其与叶高方向(zc轴方 向)形成一定倾角, 确定复合角, 同理可使基准圆柱绕z c轴旋转, 确定入射角; 步骤8: 以有倾角的圆柱为基准体, 以叶高方向(zc轴)为矢量方向, 沿叶高方向移动一 定的距离, 确定第一个 基准斜孔位置; 步骤9: 以基准斜孔为基准体, 以叶高方向(z轴)为矢量方向, 阵列几何特征, 阵列数目 为孔数, 阵列间距为 孔距, 确定斜 孔排位置; 步骤10: 以最初确定的基准圆柱体为基准, 沿叶高方向(zc轴)移动一定距离, 确定前缘 第一个直 孔位置; 步骤11: 将直孔沿叶高方向阵列几何特 征, 确定前缘 直孔位置; 步骤12: 重复上述 步骤, 完成前缘 不同位置孔 排的造型; 步骤13: 腮孔 位置、 压力面 孔、 吸力面 孔与前缘 孔建立方法相同; 步骤14: 导入叶片内腔实体; 步骤15: 将流道实体, 所有气膜孔实体, 内腔实体, 进行布尔合并运 算, 完成造型。权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 114429001 A 2一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化造型方 法 技术领域 [0001]本发明属于燃气涡轮叶片领域, 具体涉及 一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化 造型方法。 背景技术 [0002]燃气涡轮作为发动机 的重要部件, 承担着输出功率的重要作用, 同时也面临着高 转速、 高温度、 高压力等恶劣环境的挑战。 随着涡轮前燃气入口温度越来越高, 已远远超出 涡轮叶片材料所能承受的温度极限, 因此先进的冷却技术已成为燃气涡轮研究的关键技 术。 [0003]气膜冷却是一种有效的冷却方式。 通常是通过叶片表面的气膜孔喷射出冷气, 在 高温主流压力和摩擦力等作用下, 与主流燃气进 行掺混, 并在叶片表面形成一层冷气膜, 将 叶片表面与主流燃气隔离开来, 阻隔主流燃气与叶片表面的直接对流换热。 冷气膜的形成 阻止了主流燃气与叶片表面的直接 接触, 能够达 到隔热降温的作用。 [0004]针对不同的叶片类型, 其气膜孔的结构及分布排列的方式也大不相同。 通常情况 下, 研究人员在对气膜孔造型设计时, 如果需要改变模型 的结构, 一般是重造模型, 这种人 为调整的方式耗时耗力。 在此基础上, 对涡轮叶片气膜孔进 行参数化设计, 用以实现气膜 孔 的快速造型。 发明内容 [0005]本发明的目的在于通过改变表达式参数, 实现对涡轮叶片气膜孔的参数化设计的 一种涡轮叶片 气膜孔冷却结构的参数化造型 方法。 [0006]一种涡轮叶片 气膜孔冷却结构的参数化造型 方法, 包括以下步骤: [0007]步骤1: UG中导入叶栅 流道实体; [0008]步骤2: 抽取流道实体中叶片型面, 并划分气膜孔区, 分别为前缘区, 腮孔区, 压力 面区, 吸力面区; [0009]步骤3: 前缘区叶底曲线上按照弧长百分比确定前缘区孔基准 点位置; [0010]步骤4: 以前缘孔基准点为原点, 以前缘曲面法向为xc轴, 曲线切向为yc轴, 沿叶高 方向为zc轴, 建立前缘局部坐标系; [0011]步骤5: 以基准 点为圆心, 基准轴xc轴正向为矢量方向, 建立基准圆柱; [0012]步骤6: 将圆柱 底面沿xc轴反向偏置面, 建立完整基准圆柱; [0013]步骤7: 以基准圆柱孔的基准点为轴点, yc轴为轴向矢量, 旋转使其与叶高方向(zc 轴方向)形成一定倾角, 确定复合角, 同理可使基准圆柱绕z c轴旋转, 确定入射角; [0014]步骤8: 以有倾角的圆柱为基准体, 以叶高方向(zc轴)为矢量方向, 沿叶高方向移 动一定的距离, 确定第一个 基准斜孔位置; [0015]步骤9: 以基准斜孔为基准体, 以叶高方向(z轴)为矢量方向, 阵列 几何特征, 阵列 数目为孔数, 阵列间距为 孔距, 确定斜 孔排位置;说 明 书 1/3 页 3 CN 114429001 A 3
专利 一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化造型方法
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