网格参数化方法及基于该网格参数化方法的涡轮叶片多学科可靠性设计优化方法.pdf

(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CN108549773A(43)申请公布日2018.09.18(21)申请号201810339221.X(22)申请日2018.04.16(71)申请人西北工业大学地址710129陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人李磊岳珠峰李宏林高文静赵哲男王心美康家磊(74)专利代理机构北京律智知识产权代理有限公司11438代理人阚梓瑄(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06T17/20(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图7页(54)发明名称网格参数化方法及基于该网格参数化方法的涡轮叶片多学科可靠性设计优化方法(57)摘要本公开提供一种网格参数化方法，该方法包括根据叶轮机械气动分析网格的结构特点，将三维气动分析网格分解为不同叶展高度的二维截面气动分析网格；设计二维截面气动分析网格控制体的拓扑结构，建立叶型气动设计参数与控制体节点坐标位移之间的关系；根据气动设计参数与控制体节点坐标位移之间的关系将二维截面气动分析网格参数化；根据气动设计参数与不同叶展高度的控制体节点坐标位移之间的关系将三维气动分析网格参数化；通过映射关系为结构分析网格建立相同的控制体；根据气动设计参数与控制体节点坐标的关系将结构分析网格参数化；通过控制体节点的移动实现结构分析网格和气动分析网格的参数化协调变形。CN108549773ACN108549773A权利要求书1/2页1.一种网格参数化方法，其特征在于，包括：根据叶轮机械气动分析网格的结构特点，将三维气动分析网格分解为不同叶展高度的二维截面气动分析网格；设计所述二维截面气动分析网格控制体的拓扑结构，建立叶型气动设计参数与控制体节点坐标位移之间的关系；根据所述气动设计参数与所述控制体节点坐标位移之间的关系将所述二维截面气动分析网格参数化；根据所述气动设计参数与不同叶展高度的所述控制体节点坐标位移之间的关系将所述三维气动分析网格参数化；为结构分析网格建立相同的所述控制体；根据所述气动设计参数与所述控制体节点坐标的关系将所述结构分析网格参数化；通过所述控制体节点的移动实现所述结构分析网格和所述气动分析网格的参数化协调变形。2.根据权利要求1所述的网格参数化方法，其特征在于，所述设计所述二维截面气动分析网格控制体的拓扑结构，建立气动设计变量与控制体节点坐标位移之间的关系；包括：利用所述气动设计参数，根据叶型造型方法计算叶型点，并建立叶片型线控制点；根据流道特点建立流道控制节点；建立所述流道控制节点与所述叶片型线控制点的关联移动。3.根据权利要求2所述的网格参数化方法，其特征在于，所述利用所述气动设计参数，根据叶型造型方法计算叶型点，并建立叶片型线控制点；包括：以所述叶片轴向弦长Lw、安装角γ、进口气流角β1、出口气流角β2以及中弧线曲线控制点权重作为设计参数；根据几何关系通过所述叶片轴向弦长Lw、安装角γ、进口气流角β1、出口气流角β2确定中弧线控制点p1，p2，p3；由所述中弧线控制点p1，p2，p3及所述中弧线曲线控制点权重确定中弧线；等分所述中弧线，并确定等分点的曲线坐标，所述等分点的曲线坐标即为叶型点；根据所述叶型点和所述叶片的型线厚度分布确定所述叶片型线控制点。4.根据权利要求3所述的网格参数化方法，其特征在于，所述根据几何关系通过所述叶片轴向弦长Lw、安装角γ、进口气流角β1、出口气流角β2确定中弧线控制点p1，p2，p3；包括：根据所述叶片位置给出所述控制节点p1的坐标(x1，y1)；所述控制节点p2坐标(x2，y2)的计算公式为：x2＝Lw/cosγ/sin(180-β1-β2)·sin(β2-γ)·sin(90+β1)+x1y2＝Lw/cosγ/sin(180-β1-β2)·sin(β2-γ)·cos(90+β1)+y1所述控制节点p3坐标(x3，y3)的计算公式为：5.根据权利要求2所述的网格参数化方法，其特征在于，所述根据流道特点建立流道控制节点；包括：根据所述二维截面气动分析网格控制体的流道轮廓，结合所述叶片型线控制点的位2CN108549773A权利要求书2/2页置，建立所述流道控制节点。6.根据权利要求2所述的网格参数化方法，其特征在于，所述建立所述流道控制节点与所述叶片型线控制点的关联移动；包括：将所述叶型点、叶片型线控制点和所述流道控制节点分为前缘控制节点、气动外形控制节点、叶型流道周期性界面控制节点和尾缘控制节点；通过变形方法建立所述控制节点之间的关联移动。7.根据权利要求1所述的网格参数化方法，其特征在于，所述网格参数化方法还包括：根据所述设计参数与多排叶片的所述控制体节点坐标位移之间的关系将所述多排叶片的气动分析网格参数化。8.一种涡轮叶片多学科可靠性设计优化方法，其特征在于