[发明专利]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

权利要求书

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；

其中，所述设计所述二维截面气动分析网格控制体的拓扑结构，建立叶型气动设计参数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。

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、安装角、进口气流角、出口气流角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、安装角、进口气流角、出口气流角确定中弧线控制点，，；

由所述中弧线控制点，，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。

3.根据权利要求2所述的网格参数化方法，其特征在于，所述根据几何关系通过所述叶片轴向弦长、安装角、进口气流角、出口气流角确定中弧线控制点，，；包括：

根据所述叶片位置给出所述控制节点的坐标（）；

所述控制节点坐标（）的计算公式为：

所述控制节点坐标（）的计算公式为：

。

4.根据权利要求1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置，建立所述流道控制节点。

5.根据权利要求1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。

6.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。

7.一种涡轮叶片多学科可靠性设计优化方法，其特征在于，包含如权利要求1~6任一项所述的网格参数化方法。

8.根据权利要求7所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：

建立所述涡轮叶片气动分析、结构分析的网格模型；

基于所述网格参数化方法，建立所述涡轮叶片的多学科分析模型；

确定设计变量与随机变量，利用DOE调用所述多学科分析模型获取样本点，并构建Kriging近似模型；

利用优化算法进行多学科可靠性设计优化，直至收敛。

9.根据权利要求8所述的优化方法，其特征在于，采用双循环方法对所述涡轮叶片进行多学科可靠性设计优化。