本發(fā)明涉及葉片設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及葉尖間隙領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C的渦輪葉片需要長期工作在高溫高壓的環(huán)境中，尤其是工作葉片，即動葉還需高速轉(zhuǎn)動。在這樣的工作環(huán)境下，渦輪動葉受到氣動力、熱負(fù)荷和離心力的多重作用，從而導(dǎo)致葉片產(chǎn)生局部變形和應(yīng)力。這部分力對葉片壽命產(chǎn)生影響的同時，葉片周向和徑向上的局部變形對其氣動性能也產(chǎn)生了影響，尤其是在徑向上，直接影響了葉尖間隙的局部變化，使同一葉片的葉尖間隙不均勻。

2、而為了保證動葉葉尖不發(fā)生局部碰磨而削弱葉尖壽命，往往需要對葉尖留有較大的安全間隙，較大的葉尖間隙會導(dǎo)致葉尖泄漏流的增加，影響渦輪的整體氣動性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的是提供一種冷態(tài)葉片葉尖間隙設(shè)計方法。

2、為實現(xiàn)上述目的的冷態(tài)葉片葉尖間隙設(shè)計方法包括如下步驟：s1.建立葉片熱態(tài)設(shè)計模型和流場網(wǎng)格，且使所述葉片熱態(tài)設(shè)計模型具有等葉尖間隙結(jié)構(gòu)；s2.將所述葉片熱態(tài)設(shè)計模型轉(zhuǎn)換為冷態(tài)葉片初始模型；s3.使用計算流體力學(xué)方法計算葉尖熱態(tài)徑向變形量；s4.使用所述葉片熱態(tài)設(shè)計模型的葉尖高度減去所述葉尖熱態(tài)徑向變形量，獲得冷態(tài)葉片修正模型。

3、在一個或多個實施例中，在所述流場網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行流固熱耦合計算，并使用非穩(wěn)態(tài)方法求解葉片溫度場、葉片應(yīng)力場和葉片變形量。

4、在一個或多個實施例中，進(jìn)行流熱計算，并使用穩(wěn)態(tài)方法求解葉片溫度場、葉片應(yīng)力場和葉片變形量。

5、在一個或多個實施例中，該方法還包括步驟s5.將步驟s4中獲得的所述冷態(tài)葉片修正模型代入步驟s3，計算得到新葉尖熱態(tài)徑向變形量，獲得新冷態(tài)葉片修正模型。

6、在一個或多個實施例中，該方法還包括步驟s6.重復(fù)步驟s5，直至迭代結(jié)果收斂。

7、在一個或多個實施例中，使用計算流體力學(xué)方法計算葉片調(diào)整所需罩量，在步驟s4中，按照所述葉片調(diào)整所需罩量對所述冷態(tài)初始模型進(jìn)行調(diào)整。

8、在一個或多個實施例中，通過所述葉片調(diào)整所需罩量修正葉片的傾角。

9、在一個或多個實施例中，在步驟s2中，所述冷態(tài)葉片初始模型為葉尖葉高不均勻分布結(jié)構(gòu)。

10、上述冷態(tài)葉片葉尖間隙設(shè)計方法通過對渦輪動葉主要工作狀態(tài)下葉片局部變形的計算，反推得到冷態(tài)狀態(tài)下動葉葉尖的局部高度和表面形狀，從而保證在動葉工作狀態(tài)下葉尖間隙均勻，以進(jìn)一步設(shè)計盡可能小的動葉葉尖間隙，減小泄漏流量。

技術(shù)特征：

1.冷態(tài)葉片葉尖間隙設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，在所述流場網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行流固熱耦合計算，并使用非穩(wěn)態(tài)方法求解葉片溫度場、葉片應(yīng)力場和葉片變形量。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，進(jìn)行流熱計算，并使用穩(wěn)態(tài)方法求解葉片溫度場、葉片應(yīng)力場和葉片變形量。

4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，該方法還包括步驟s5.將步驟s4中獲得的所述冷態(tài)葉片修正模型代入步驟s3，計算得到新葉尖熱態(tài)徑向變形量，獲得新冷態(tài)葉片修正模型。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該方法還包括步驟s6.重復(fù)步驟s5，直至迭代結(jié)果收斂。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，使用計算流體力學(xué)方法計算葉片調(diào)整所需罩量，在步驟s4中，按照所述葉片調(diào)整所需罩量對所述冷態(tài)初始模型進(jìn)行調(diào)整。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過所述葉片調(diào)整所需罩量修正葉片的傾角。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s2中，所述冷態(tài)葉片初始模型為葉尖葉高不均勻分布結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
提供一種冷態(tài)葉片葉尖間隙設(shè)計方法，該方法包括如下步驟：S1.建立葉片熱態(tài)設(shè)計模型和流場網(wǎng)格，且使葉片熱態(tài)設(shè)計模型具有等葉尖間隙結(jié)構(gòu)；S2.將葉片熱態(tài)設(shè)計模型轉(zhuǎn)換為冷態(tài)葉片初始模型；S3.使用計算流體力學(xué)方法計算葉尖熱態(tài)徑向變形量；S4.使用葉片熱態(tài)設(shè)計模型的葉尖高度減去葉尖熱態(tài)徑向變形量，獲得冷態(tài)葉片修正模型。上述方法通過對渦輪動葉主要工作狀態(tài)下葉片局部變形的計算，反推得到冷態(tài)狀態(tài)下動葉葉尖的局部高度和表面形狀，從而保證在動葉工作狀態(tài)下葉尖間隙均勻。

技術(shù)研發(fā)人員：劉兆方,侯偉濤,雷宗琪,曾靜茹,趙磊,羅華玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24