一种气膜孔参数化造型方法

摘要

本发明提出一种气膜孔参数化造型方法，将气膜孔的定位与叶身外型自由曲面截交线相关联，通过等弧长百分比、等间距的分布方式实现了气膜孔中心在外型面上的准确定位，满足了涡轮叶片设计要求，减小了气膜孔在外型面上的定位误差，增强了冷却效果，而且本方法对三维软件平台没有限制，可以运用此方法在多种软件平台上进行气膜孔参数化建模。

主权项

一种气膜孔参数化造型方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立叶片三维模型，包括叶身内型和叶身外型；其中叶身外型每一截面上，截面线由四段曲线组成：前缘截面线、叶盆截面线、后缘截面线、叶背截面线；由前缘截面线组和叶盆截面线组生成叶盆曲面，由前缘截面线组和叶背截面线组生成叶背曲面；采用双管道法生成叶身外型中弧面，并得到叶身外型中弧面与叶盆曲面的交线；步骤2：采用以下步骤分别造型横排和竖排在叶身外型面上的叶盆气膜孔中心：竖排在叶身外型面上的叶盆气膜孔中心采用以下方式造型：步骤2.1：从给定的起始Z向坐标开始，生成N1张垂直于Z轴的基准平面，基准平面间的间距为D1，N1张垂直于Z轴的基准平面组成基准平面组；所述Z轴指沿叶身展向的坐标轴；并得到基准平面组与叶盆曲面的交线组成的叶盆截交线组；步骤2.2：计算叶盆截交线组中每一条截交线的长度S_i，i＝1，2…N1；步骤2.3：由叶盆截交线组与步骤1中的交线得到交点组，交点将叶盆截交线分成长短不一的两段，保留叶盆截交线中较长的一段，并计算叶盆截交线中较长的一段的长度；步骤2.4：根据给定的气膜孔中心分布的弧长百分比，以及步骤2.3得到的叶盆截交线中较长的一段的长度，从交点组中的每一个交点开始，计算保留的叶盆截交线组中每一条截交线上的气膜孔中心位置，得到分布在叶身外型面上的竖排气膜孔中心集；横排在叶身外型面上的叶盆气膜孔中心采用以下方式造型：步骤2.5：根据给定的Z向坐标，生成垂直于Z轴的基准平面；并得到基准平面与叶盆曲面相交的叶盆截交线；步骤2.6：计算叶盆截交线的长度S；步骤2.7：叶盆截交线与步骤1中的交线产生交点，交点将叶盆截交线分成长短不一的两段，保留叶盆截交线中较长的一段，并计算叶盆截交线中较长的一段的长度；步骤2.8：根据给定的气膜孔中心分布的弧长百分比，以及步骤2.8得到的叶盆截交线中较长的一段的长度，从步骤2.7中的交点开始，计算保留的叶盆截交线上的第一个气膜孔中心位置；步骤2.9：根据给定的横排气膜孔数量N’、横排气膜孔间距D’，将第一个气膜孔中心沿保留的叶盆截交线向后缘方向移动弧长D’，移动N’‑1次，得到的点集为分布在叶身外型面上的横排气膜孔中心集；步骤3：生成气膜孔：步骤3.1：由气膜孔中心轴线在坐标系XOY面上的投影与X轴夹角，以及气膜孔中心轴线与Z轴夹角确定气膜孔中心轴线方向；步骤3.2：沿气膜孔中心轴线将分布在叶身外型面上的气膜孔中心平移设定的距离，得到生成气膜柱体所需的圆心坐标，并给定气膜孔直径，以圆心坐标做垂直于气膜孔中心轴线的圆；步骤3.3：将步骤3.2得到的圆以叶身内型面为终止面进行拉伸，得到气膜柱体，并执行两次布尔减运算，完成气膜孔的造型；第一次布尔减运算指是叶身内型与叶身外型作布尔减运算，第二次是第一次布尔减运算得到的结果与气膜柱体作布尔减运算。