[发明专利]一种重型燃气轮机的结构化设计方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种重型燃气轮机的结构化设计方法，其特征在于，所述方法包括：

获取重型燃气轮机的需求参数；

通过IPD数据分析得到所述重型燃气轮机的一维模型；

利用所述一维模型对所述重型燃气轮机进行仿真计算获得所述重型燃气轮机的性能参数和部件设计参数；

建立整机热分析模型；

通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估所述重型燃气轮机的部件设计参数，经设计迭代后得到所述重型燃气轮机的整机设计参数；

对所述重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到所述重型燃气轮机的目标整机设计参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立整机热分析模型包括建立由轴对称和平面应力单元组成的二维有限元模型，

所述建立由轴对称和平面应力单元组成的二维有限元模型，包括：

整个重型燃气轮机的静子和转子组合在一个通用模型中，瞬态分析轴对称抛物线四边形和三角形网格用于描述转子和静子轴对称区域一些无法用轴对称单元建模的区域；

使用平面应力四边形和三角形网格建模，根据2D变形结果和瞬态缩放评估厚度，主要考虑压气机和透平叶片的翼型变形；

采用重叠平面应力网格对相应旋转部件的轴向转子槽和根部进行建模；

通过应用运动学约束和间隙单元分析模型，简化旋转部件相对于轮盘的相对接触运动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过整机热分析模型进行间隙设计，优化评估所述重型燃气轮机的部件设计参数，包括：

对整个二维静子和转子的瞬态变形进行间隙设计；和/或

对叶尖位移相对于叶根或叶片槽的增量进行间隙设计，以评估冷热态变化过程中叶尖碰磨的风险；和/或

利用2D转静部件的瞬态分析，以评估转子和静子的瞬态变形对径向间隙的影响。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对整个二维静子和转子的瞬态变形进行间隙设计，包括：

从所述二维有限元模型的瞬态分析中获取基本转子和静子轮廓线；

对标称参数变化进行热瞬态分析，生成热边界条件，所述热边界条件的特征如下：转子和静子二维轮廓被划分为区域，每个区域的开始和结束处都有热空气温度和传热系数值；

利用从热瞬态模拟中获得的每个时间步长的温度点对二维静子和转子的瞬态变形进行间隙设计。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对叶尖位移相对于叶根或叶片槽的增量进行间隙设计，以评估冷热态变化过程中叶尖碰磨的风险，包括：

以叶根上侧的中心作为静叶参考点，以轮盘底部中心为动叶参考点，并以前缘和后缘作为间隙分析的评估点；

通过所述前缘、后缘和中心点对不同翼形叶片的叶尖间隙冷热态位移进行设计。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用2D转静部件的瞬态分析，以评估转子和静子的瞬态变形对径向间隙的影响，包括：

通过热态和前期的安全裕度和危险胀差分析建立整机的热态间隙；

所述热态间隙通过考虑材料的热胀系数等形成转静部件在特定工况下的冷态间隙；

通过冷态间隙要求和部件结构完整性要求，利用所述冷态间隙建立部件冷态公差值；

利用所述部件冷态公差值完成转子和静子的瞬态变形对径向间隙的影响的评估。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件设计参数包括通流、叶型设计参数、压气机设计参数、燃烧室设计参数、转子系统设计参数、二次空气系统设计参数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述重型燃气轮机的整机设计参数进行整机性能评估，得到目标重型燃气轮机的整机设计参数包括根据所述重型燃气轮机在不同负荷工况下的性能参数，得到重型燃气轮机的目标整机设计参数。