[发明专利]确定压气机叶片所受气动合力及其作用点的方法

说明书

本申请涉及一种确定压气机的叶片所受气动合力及其作用点的方法，包括：将所述压气机的叶片的三维模型的表面划分成多个网格；针对叶片表面的每个所述网格计算出该网格的各顶点的静压值；将各网格顶点按随体网格的方式进行编号排列；对于所述叶片表面上的每个所述网格，将其按规律划分为两个三角形微元平面；通过遍历所述随体网络的每个网格计算相应三角形微元平面上的压力矢量，并将所有三角形微元平面上的压力矢量累加以获得整个叶片受到的合力；基于合力矩相等原理，计算合力作用线；以及根据叶片压力面上的各个网格顶点到所述合力作用线的距离确定合力作用点。

技术领域

本申请涉及压气机设计领域，具体而言，涉及一种确定压气机叶片所受气动合力（以下简称为“合力”）及其作用点的方法。

背景技术

在航空发动机领域中， 涡扇发动机是一种常用的航空发动机，一般为双转子发动机，其主要由风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮等部件组成。

压气机是在双转子航空发动机或燃气轮机中的部件。在低压轴、高压轴上各有一个压缩部件，高压轴上的压缩部件称为高压压气机，低压轴上的压缩部件称为低压压气机。所述高压压气机和低压压气机在本文中统称为压气机。

在压气机的试验过程中，基于压气机工作原理，转子叶片将空气向试验件出口压缩排出时，由于气流的反作用力，转子会受到向前的推力。目前在国内外航空发动机压气机性能试验件中，因止推轴承承载能力的限制，通常需要采取轴向力平衡系统来对压气机产生的向前推力进行平衡。因此，在压气机叶片造型的设计阶段，如何能够准确快速地获取叶片表面所受的合力大小和其作用点对于轴向力平衡系统的设计具有重要的参考意义。此外，在压气机的设计过程中，通常需要和结构强度进行多轮迭代，精确地获取压气机表面所受的合力及其作用点，对于在压气机强度计算过程中的气动载荷及其作用点的施加设置能够提供指导依据。

因此，存在一种需求，期望能够提供一种能够准确快速地确定压气机叶片所受气动合力及其作用点（也可称为“作用位置”）的方案。

发明内容

在本申请中，提供了一种用于确定压气机的叶片所受气动合力及其作用点的方案。利用所述方案可以准确快速地确定压气机叶片所受气动合力及其作用点，从而为叶片的设计提供有力的帮助。

根据本申请的一个方面，公开了一种确定压气机的叶片所受气动合力及其作用点的方法，包括：将所述压气机的叶片的三维模型的表面划分成多个网格；针对叶片表面的每个所述网格计算出该网格的各顶点的静压值；将各网格顶点按随体网格的方式进行编号排列；对于所述叶片表面上的每个所述网格，将其按规律划分为两个三角形微元平面；通过遍历所述随体网络的每个网格计算相应三角形微元平面上的压力矢量，并将所有三角形微元平面上的压力矢量累加以获得整个叶片受到的合力；基于合力矩相等原理，计算合力作用线；以及根据叶片压力面上的各个网格顶点到所述合力作用线的距离确定合力作用点。

根据本申请的另一方面，提供了一种存储有指令的计算机可读存储介质，当所述指令被执行时使得机器执行如上所述的方法。

根据本申请的又一方面，提供了一种计算机系统，包括用于执行如上所述的方法的装置。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

附图说明

为了描述可获得本发明的上述和其它优点和特征的方式，将通过参考附图中示出的本发明的具体实施例来呈现以上简要描述的本发明的更具体描述。可以理解，这些附图只描绘了本发明的各典型实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图并利用附加特征和细节来描述和解释本发明，在附图中：

图1示出了根据本申请的一个实施例的用于确定压气机叶片所受气动合力及其作用点的方法。

图2示出了对网格顶点进行编号排列的示例i、j的方向。