[发明专利]叶片内腔设计方法、机器可读存储介质和数据处理设备

说明书

本发明提供一种叶片内腔设计方法、机器可读存储介质和数据处理设备，所述叶片内腔设计方法包括步骤：确定内腔前缘；确定内腔尾缘；确定壁厚偏置的起止型值点。本发明的叶片内腔设计方法是基于垂直偏置的涡轮叶片内腔曲线参数化设计方法，相比常规的内腔造型方法操作简单，效率更高，可实现涡轮内腔快速精准造型，避免了现有内腔型线设计法中复杂的中弧线求解操作，设计效率得到提高，同时前缘尾缘造型更精准，结构优化易于控制，为叶片二维冷却结构的快速迭代设计提供基础。

技术领域

本发明属于航空发动机叶片设计领域，特别涉及叶片内腔设计方法、机器可读存储介质和数据处理设备。

背景技术

航空发动机涡轮进口温度的不断提高促使涡轮叶片冷却结构日趋复杂，涡轮叶片多具有复杂内腔，因而设计难度大，设计周期长。现有的涡轮叶片的内腔造型方法中，主要采用基于中弧线的整体偏置法。为得到正确的偏置方向，需先求出中弧线，中弧线为叶盆叶背曲线内切圆圆心的集合，解析法不易求得，多通过CAD建模软件进行一系列复杂的操作(如曲线拟合+多次管道扫略求交线+投影等)得到叶片二维截面的中弧线，然后，外型线朝着中弧线的方向整体偏置得到粗略的内腔型线。

上述方法适用于等壁厚且壁厚较小的涡轮叶片。首先，对于尾缘较厚的叶片，内腔尾缘并不能简单地看作由外型尾缘向内偏置得到，即使采用变壁厚偏置也很难得到精确的内腔尾缘。其次，随着壁厚增大，叶盆叶背向内偏置时会相交，从而得到的前缘尾缘是尖锐的。因此需要重新构造内腔尾缘，具体操作包括中弧线与外型线交点求解、中弧线法线求解、内腔叶盆叶背内切圆构造等一系列操作。

综上，现有的涡轮叶片内腔造型方法存在如下问题：

1)操作复杂，效率不高，中弧线以及前缘尾缘圆弧不易得到。

首先，基于中弧线的整体偏置法首先需要得到中弧线，但中弧线的求解难度大，耗时较长。其次，整体偏置后容易出现内腔叶盆叶背相交的情况，前缘尾缘的圆弧求解复杂。

2)内腔尾缘圆弧造型精度不足且难以控制。

对于尾缘较厚的叶片，内腔尾缘已不能由外型线整体偏置得到，尾缘圆弧造型不精确。其次，由于缺乏具体参数，造型迭代设计时修改难度大，不易控制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供叶片内腔设计方法、机器可读存储介质和数据处理设备。

本发明的叶片内腔设计方法，包括步骤：

确定内腔前缘；

确定内腔尾缘；

确定壁厚偏置的起止型值点。

进一步，

所述确定内腔前缘，包括步骤：

通过选取外型线前缘数据进行圆拟合，得到外型线前缘圆的圆心(x0,y0)，所述外型线包括叶背和叶盆。

进一步，

所述内腔前缘的半径为设计参数，所述内腔前缘与所述外型线前缘圆同心。

进一步，

所述确定内腔尾缘，包括步骤：

通过选取外型线尾缘数据进行圆拟合，得到外型线尾缘圆的圆心(x0’,y0’)，

定义所述外型线尾缘圆的圆心到内腔尾缘圆的圆心的距离为尾缘长度L_tail，取所述尾缘长度L_tail为设计值，得到尾缘长度圆的方程：

拟合所述外型线的叶盆、叶背，得到方程：

f_{YP_fit}(x)-y＝0 (5)