[发明专利]一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法

权利要求书

1.一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，使用扫描仪对烧蚀后的燃气轮机涡轮实体模型进行逆向造型，通过数字化、CAD模型建立及数据应用对模型进行复制，采用激光非接触式手持三维扫描仪对烧蚀后叶片进行扫描，对扫描后的数据进行修正，进而完成模型的重建；

步骤二，提取烧蚀后叶片不同叶高型线，测量不同叶高处的型线前缘处的凹陷距离，以此作为叶片前缘因烧蚀而发生的叶片损伤值，其中在叶片顶部与根部的型线与直线的距离为0mm，对测量得到的叶片损伤的值进行拟合，并以该曲线作为烧蚀对叶片前缘造成的损伤；

步骤三，对涡轮流域进行网格划分，根据步骤二中计算的损伤值修改原始模型文件，并将文件进行划分网格，根据湍流模型及y+值计算第一层网格高度；

步骤四，提取叶片发生热腐蚀后的表面粗糙度，测量叶片压力面及吸力面粗糙度，绘制粗糙度值与弦长的散点图，将散点图拟合得到拟合曲线，并根据该拟合曲线得到一系列散点；

步骤五，将步骤三的网格导入CFD系统并设置边界条件，将进口设置为总压进口P1，出口设置为静压出口P2；壁面设置为无滑移的粗糙壁面，设置粗糙度的拟合曲线并将步骤四得到的散点写入拟合曲线模块中，进而模拟真实叶片的粗糙度；对各级动叶设置转速；

步骤六，自定义燃气的物性参数，设置燃气的物性拟合曲线，拟合曲线的参数中，Cp为比热，t为燃气温度；

步骤七，计算流场并得到流场数据。

2.根据权利要求1所述的一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法，其特征在于：所述步骤一中，所述逆向造型是指缺少图纸及模型设计参数的条件下对模型进行复制的过程，包括：根据实物得到数字化、CAD模型及部分数据应用模块，所述逆向造型的操作流程包括：数据测量、数据处理、模型建立及数据应用，所述数据测量是通过扫描设备对模型表面进行测量，得到模型的基础数据，所述数据处理是获得扫描数据后根据具体操作除去在扫描过程中因环境等因素造成的误差点，并对测量数据进行修正，所述模型建立是根据处理后的数据进行三维模型重建，所述数据应用是在完成模型建立后根据需求对模型进行修复、再设计工作。

3.根据权利要求1所述的一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法，其特征在于：所述步骤二中，对于叶片模型，在发生烧蚀前其前缘为一条直线，链接叶顶与叶根处的两点做前缘直线，以该直线为法线，在相隔5%的不同叶高处做平面与叶片相交得到平面与叶片的相交线，并测量提取该前缘型线；测量不同叶高处的形线前缘处与直线间的距离，并以此作为叶片前缘因烧蚀而发生的叶片损伤值，其中在叶片顶部与根部的型线与直线的距离为0mm；对测量得到的叶片损伤的值进行拟合，得到无量纲坐标系下不同相对叶高处的损伤的值曲线，以该曲线作为烧蚀对叶片前缘造成的损失，并将截面线以点集的形式导出，根据所得的点集修改原始模型文件，并导入Autogrid5/IGG中并进行网格划分。

4.根据权利要求1所述的一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法，其特征在于：对于不同烧蚀程度的叶片，通过步骤一和步骤二获得不同烧蚀程度的叶片模型，进而通过修改坐标值获得不同烧蚀程度下的模型文件，从而作为研究不同烧蚀程度对涡轮性能的影响的材料。

5.根据权利要求1所述的一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法，其特征在于：所述步骤四中，使用多项式拟合得到拟合曲线，保证拟合的精确度；得到拟合曲线后，在弦长区间内均匀的取3600个点，来描述曲线的波动。

6.根据权利要求1所述的一种热腐蚀及烧蚀影响燃气轮机涡轮性能的仿真方法，其特征在于：所述步骤五中，粗糙度值是关于弦长方向的坐标值及旋转轴方向，选取Z轴作为旋转轴，因此粗糙度值是Z轴坐标的函数关系，用Ks代表粗糙度的拟合曲线，故自定义的形式应为Ks(Z)，再将步骤四得到的散点写入到Ks(Z)中。