[发明专利]小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机制造及设计技术领域，特别涉及一种小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统及试验方法。

背景技术

在小型涡轮发动机研制过程中，通过涡轮部件试验获得涡轮部件的真实特性，对于发动机总体性能的评估具有重要作用。虚拟试验技术作为数字化的试验技术，集成仿真技术、计算机技术、网络信息技术、试验技术等于一身，被认为是提高武器系统或产品研制水平，增强创新力和竞争力的有效技术手段。

国外虚拟试验技术在上个世纪八十年代开始兴起，在国防领域尖端的武器系统研制之中应用较多，但在小型发动机虚拟试验方面还未进行任何有效的研究。

发明内容

本发明提出了一种小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统及试验方法。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统，包括三维造型模块、流体动力学建模模块、组装模块、三维计算模块、后处理模块、试验报告及评估报告生成模块、数据库管理模块和用户管理模块，所述三维造型模块用于采用具有参数化建模功能的UG模块建立试验器涡壳三维模型和试验件三维模型，其中，所述参数化建模为对涡壳、试验件的几何结构运用几个结构参数进行的描述；所述流体动力学建模模块用于根据三维造型模块生成的涡壳三维模型和试验件三维模型采用CFD软件(IcemCFD或TurboGrid)进行流体动力学模型的建立，以生成涡壳流体动力学模型和试验件流体动力学模型；所述组装模块用于对流体动力学建模模块生成的涡壳流体动力学模型和试验件流体动力学模型按照实际的物理状态进行组装，以生成可用于气动性能试验的计算模型；所述三维计算模块用于根据设置的试验工况和试验工质结合所述组装模块生成的用于气动性能试验的计算模型进行试验仿真，并在计算之前，在关键截面设置监控点信息，该信息主要包括监控点的位置及监控参数，如压力、温度等；所述后处理模块用于根据试验结果进行后处理分析，以获得各个流面的参数分布及涡轮三维特性数据；所述试验报告及评估报告生成模块用于根据试验结果及试验情况进行总计，并完成试验报告及试验平台评估报告；所述数据库管理模块用于对数据进行管理，对虚拟试验的试验模型、试验工况参数、试验结果数据、特性曲线、参数分布图形进行存储管理，并为用户提供检索，查询和统计以及分析评估，其中，所述试验模型包括涡壳三维模型、试验件三维模型、涡壳流体动力学模型和试验件流体动力学模型；所述用户管理模块用于对用户实行权限管理，以使不同权限人员对虚拟试验任务书、虚拟试验方案、虚拟试验模块有不同的访问、修改权限。

本发明还提出了一种采用如上所述的小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统进行试验的方法，包括以下步骤：制作涡壳以生成涡壳三维模型和涡壳流体动力学模型；制作试验件以生成试验件三维模型和试验件流体动力学模型；对所述涡壳流体动力学模型和所述试验件流体动力学模型进行拼接以生成可用于气动性能试验的计算模型，并根据设置的试验工况和试验工质进行全通道试验。

本发明实施例的小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统能够部分地取代涡轮实物试验，缩短涡轮试验周期，降低试验风险和实际试验的费用。此外，本发明实施例的小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统还能够对涡轮的气动性能进行分析和评估，指导涡轮的设计。本发明实施例对于实现发动机从“传统型设计”到“预测型设计”的转变有着重要的促进作用。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/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：

图1为本发明实施例的小型涡轮发动机涡轮气动性能虚拟试验系统结构图；

图2为本发明实施例的虚拟试验方法流程图；

图3为本发明实施例的涡壳制作流程图；

图4为本发明实施例的试验件制作流程图；

图5为本发明实施例的全通道试验流程图；

图6为本发明实施例的制作试验大纲子流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。