[发明专利]一种航空发动机机匣弧面管路的参数化建模方法

说明书

本发明涉及一种航空发动机机匣弧面管路的参数化建模方法，首先将发动机机匣弧面敷设的U形管路的柱坐标，使用5个参数直接描述，然后将柱坐标转化为直角坐标。且对U形管路进行简单的修改即可得到其他的机匣弧面管形，例如L形、Z形、斜边U形以及不规则形管道。本发明而且相比于传统的软件建模手段，其优势在于理清了不规则管形的变化参数，而且采用较少的参数即可描述整条不规则管路的几何特征。该方法为后续不规则管形布局的优化和参数灵敏度讨论铺平了道路。

技术领域

本发明属于航空发动机导管的结构设计分析领域，具体涉及沿着航空发动机外部曲面不规则布局管路的参数化建模方法。

背景技术

目前，航空发动机管路均是采用商用软件直接建模方法，例如UG、PROE等软件，依据弧面和管路所连接的接口位置等信息，在机匣结构外部进行敷设管路的设计出布局走向各异的不规则管路。但是这种基于软件的建模方法，管路走向布局中一些弯折尺寸的确定，带有很大的经验性。虽然有设计手册标准的要求，但是标准仅是一般原则性建议，无法具体确定管路某一弯折尺寸。

另一方面，这种直接建模方法，造成结构布局不同的管路之间似乎变得毫无规律可言。因为这种软件直接画图而出管路，没有体现出所设计出的内在结构性特点，容易被发动机众多管路的不规则性所掩盖，从而难以确定其管形对结构的固有特性和可能的振动响应等的影响规律。实际工程中，发动机各种管路的数量多达上千根，若要逐一研究每根不规则管路的动态特性，分析工作量巨大。而且若出现计算结果落入共振频段时，在管路的故障溯源和改进设计中，因为无法确定某一尺寸对管路结构的动态影响规律，无法快速地甄别关键结构参数，实践中经常采用试凑方法，盲目性很大，所以直接建模方法难以对管路实施精准的布局改进和优化设计。

综上，传统的直接建模方法，给航空发动机管路的设计分析和管形改进带来很大的难题。而造成这些问题的根本原因是，没有用参数化方法来实现任意不规则管路的建模描述。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种航空发动机机匣弧面管路的参数化建模方法。采用少量的设计参数，实现航空发动机机匣弧面不规则管路的建模，揭示任意不规则管路结构内在的参数规律性。为不规则发动机管形布局的优化和参数灵敏度分析铺平道路。

技术方案

一种航空发动机机匣弧面管路的参数化建模方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将发动机机匣视为圆柱坐标系，管路在柱坐标系的圆弧面上进行布局设计；管路沿着机匣圆弧面敷设半径ρ设置为：ρ＝机匣半径r_c+管路与机匣间的间隙要求r_g+管路半径r_p；

步骤2：发动机机匣弧面敷设的U形管路的柱坐标，使用ρ，n，h_A，h_F这五个参数直接描述；其中，ρ为管路沿着机匣圆弧面敷设半径，为导管沿着机匣弧面布局时所经过的圆截面角度，n为圆截面角度“以直代曲”的分割段数，h_A为U形管路平行直线段的长度，h_F为U形管路另一条平行直线段的长度；

步骤3：采用“以直代曲”的方法，对于绕着机匣曲面的圆弧曲线管路，用若干直线段管路来代替；

步骤4：将U形管各个弯折点的柱坐标转换为直角坐标，具体为：直角坐标原点设置在柱坐标圆心轴线上，U形管的平行边与直角坐标系的x轴平行或重合，z轴与柱坐标的高度方向一致，此时，直角坐标就表示成ρ，n，h_A，h_F这五个参数的函数。

步骤3中每隔15°～30°做一次弯折，管路圆弧段的折线段数n，它的取值与管道所经过的圆截面角度相关：

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