[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

说明书

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。

技术领域

本公开属于可靠性设计技术领域，尤其涉及一种网格参数化方法及基于该网格参数化的涡轮叶片多学科可靠性设计优化方法。

背景技术

叶轮机械被广泛应用于航空推进、舰船推进、工业发电等领域，是世界各国重点发展的高端装备。作为叶轮机械的核心部件，叶片直接决定了叶轮机械整机效率、功率等。为了尽可能提高涡轮叶片的性能，现代涡轮叶片往往通过优化获得最佳设计方案。

传统的涡轮叶片多学科可靠性设计优化基于几何参数化方法，在每次优化迭代中根据设计变量进行几何模型的更改，再自动进行网格划分以进行下一步迭代。但在更改几何模型后往往很难保证网格划分质量，甚至出现网格划分失败。且多学科设计优化往往涉及多个学科分析网格。目前基于自由网格变形技术的网格参数化方法仅涉及到气动分析网格变形，未考虑到与之对应的结构分析网格的参数化变形。

因此，有必要提出一种基于网格参数化的涡轮叶片多学科可靠性设计优化方法用以解决上述问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种网格参数化方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种网格参数化方法，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；

通过映射关系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。

本公开的一种示例性实施例中，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。

本公开的一种示例性实施例中，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：