【摘要】：為提高渦輪葉片的設(shè)計(jì)效率,本文開發(fā)了基于參數(shù)控制的渦輪葉片自動(dòng)結(jié)構(gòu)化分區(qū)網(wǎng)格生成系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)葉片模型重構(gòu)、計(jì)算域分區(qū)和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成過程的參數(shù)化控制和自動(dòng)完成,加速葉片的造型和網(wǎng)格生成過程;對(duì)生成網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明生成網(wǎng)格在滿足葉片數(shù)值計(jì)算精度的前提下,人員工作量大大減少,使得網(wǎng)格生成效率極大提高;在模型調(diào)整時(shí),只需更改相應(yīng)的參數(shù)即可快速更新模型,縮短模型的生成周期,提高設(shè)計(jì)工作的可重用性。為提高結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成效率和質(zhì)量,本文研究了基于渦輪葉片拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的啟發(fā)式的自動(dòng)分區(qū)策略。根據(jù)渦輪葉片幾何參數(shù),自動(dòng)計(jì)算各結(jié)構(gòu)包絡(luò)面并在計(jì)算域中生成輔助面,以構(gòu)建六面體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);提出了具有通用性的“填充虛擬結(jié)構(gòu)”優(yōu)化方法,將計(jì)算域的分區(qū)細(xì)化以優(yōu)化網(wǎng)格質(zhì)量。結(jié)果表明本策略人工干預(yù)少,網(wǎng)格生成周期短,適用于具有相似拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的葉片模型,解決了多分區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成中分區(qū)量大的難題,有助于實(shí)現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)優(yōu)化。本文提出了一套分區(qū)質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系,在基于分區(qū)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)上利用遺傳算法自動(dòng)求解出幾何體的優(yōu)化分區(qū)。本文以渦輪葉片葉盆側(cè)自動(dòng)分區(qū)為例提出了兩種優(yōu)化方法,一種是串行優(yōu)化:按順序依次產(chǎn)生優(yōu)化分區(qū);另一種是整體優(yōu)化:同時(shí)對(duì)所有分區(qū)采取整體優(yōu)化策略。研究結(jié)果表明這兩種方法都可以快速地自動(dòng)確定出渦輪葉片的最優(yōu)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格分區(qū),相對(duì)于手工切分大大提高了效率,同時(shí)也保證了高質(zhì)量網(wǎng)格的生成;串行優(yōu)化所產(chǎn)生的各個(gè)網(wǎng)格分區(qū)間質(zhì)量相差較大;整體優(yōu)化獲得的各個(gè)分區(qū)質(zhì)量較為均衡且計(jì)算效率較高。此研究為復(fù)雜形體結(jié)構(gòu)化分區(qū)網(wǎng)格提供了一種高效智能的方法。
【圖文】：

圖 1.1 動(dòng)葉模型圖 1.2 導(dǎo)葉模型是動(dòng)葉，其葉片表面都是空間曲面，這是由渦輪葉片的高負(fù)荷葉身是渦輪葉片的主體部分，位于葉柵流動(dòng)通道內(nèi)，其造型包的造型兩步。葉身外型型面是由若干組經(jīng)氣動(dòng)計(jì)算后在不同流合成的空間自由曲面。為了降低葉身壁面溫度、防止葉片被燒片內(nèi)腔相通的氣膜孔，冷卻氣流由腔內(nèi)流入葉片外部，在葉身

圖 1.2 導(dǎo)葉模型導(dǎo)葉還是動(dòng)葉，其葉片表面都是空間曲面，這是由渦輪葉片的高負(fù)荷和高定的。葉身是渦輪葉片的主體部分，位于葉柵流動(dòng)通道內(nèi)，，其造型包括葉型型面的造型兩步。葉身外型型面是由若干組經(jīng)氣動(dòng)計(jì)算后在不同流道高曲線擬合成的空間自由曲面。為了降低葉身壁面溫度、防止葉片被燒蝕，有與葉片內(nèi)腔相通的氣膜孔，冷卻氣流由腔內(nèi)流入葉片外部，在葉身外壁阻隔高溫燃?xì)夂蜏u輪葉片之間的直接傳熱。葉身內(nèi)型型面也是由若干葉型律積疊而成的空間曲面。此外，為強(qiáng)化換熱從葉片內(nèi)壁面吸取熱量，葉身縱向肋（隔板）、擾流柱、沖擊襯套等冷卻結(jié)構(gòu)，通過沖擊冷卻、擾流強(qiáng)化。為了能夠有效的進(jìn)行參數(shù)化模型的生成，經(jīng)過抽象，總結(jié)出渦輪葉片結(jié)如下：面曲線片的基本元素，由前緣曲線、葉盆曲線、尾緣曲線、葉背曲線四部分組成論是把一個(gè)空間的葉片看做由沿葉片高度的多個(gè)截面曲線疊加形成。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V232.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2647892