[发明专利]一种与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法

权利要求书

1.一种与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法，其特征在于，所述分析方法包括如下步骤：

S1：获取空气系统节流元件几何参数和涡轮动叶冷却节流元件的几何参数，对前述参数进行耦合计算，得到涡轮动叶内流计算结果，判断涡轮动叶冷却气膜孔逆流裕度是否满足要求，若不满足，则进行S2，若满足，则进行S3；

S2：对气膜孔逆流裕度进行敏感性分析，得到气膜孔逆流裕度与相关联节流元件参数的敏感性关系，根据敏感性关系选取关键节流元件，以冷气流量为限制条件，将满足要求的最小逆流裕度作为目标进行优化，得到满足要求的关键节流元件几何参数最优组合，根据最优组合参数调整空气系统和叶片冷却节流元件几何参数，调整后返回S1；

S3：根据S1获取的内流计算结果进行热分析计算，判断温度场是否满足要求，若不满足，则进行S4，若满足，则进行S5；

S4：对不满足材料长期使用温度处的温度进行敏感性分析，得到不满足材料长期使用温度处的温度与相关联节流元件参数的敏感性关系，根据敏感性关系选取关键节流元件，以冷气流量为限制条件，将材料长期使用温度作为目标进行优化，得到满足要求的关键节流元件几何参数最优组合，根据最优组合参数调整空气系统和叶片冷却节流元件几何参数，调整后返回S1：

S5：计算涡轮动叶在S3获取的温度场中的强度，若不满足，则进行S6，若满足，则涡轮动叶冷却结构满足要求，敏感性分析结束；

S6：对不满足强度要求处的温度进行敏感性分析，得到该温度与关联节流元件参数的敏感性关系，根据敏感性关系选取关键节流元件，计算满足强度的最高温度，以冷气流量为限制条件，将计算的最高温度作目标进行优化，获得满足要求的关键节流元件几何参数最优组合，根据最优组合参数调整空气系统和叶片冷却节流元件几何参数，调整后返回S1。

2.根据权利要求1所述的与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法，其特征在于，关键节流元件为敏感性关系曲线斜率绝对值大于0.1的节流元件。

3.根据权利要求1所述的与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法，其特征在于，所述S4中的长期使用温度为根据发动机工作包线内最恶劣的状态工作时间确定的材料许用温度。

4.根据权利要求1所述的与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法，其特征在于，所述分析方法利用仿真模型进行，所述仿真模型为根据初步的流路布局及叶片冷却结构建立的空气系统与叶片冷却耦合仿真模型。

5.根据权利要求1所述的与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法，其特征在于，所述空气系统节流元件包括与涡轮动叶冷却相关的预旋喷嘴、引气孔、篦齿、缝隙和管路；所述涡轮动叶冷却节流元件包括气膜孔、冲击孔、扰流肋、尾缝、扰流柱和榫头进气孔。

6.根据权利要求1所述的与空气系统耦合的涡轮动叶冷却敏感性分析方法，其特征在于，所述S1中的耦合计算包括如下步骤：

A、读取空气系统计算输入文件，给定向叶片供气的节流元件初始流通面积SA0；

B、计算空气系统节流元件进出口压力、温度、流量；

C、通过空气系统计算结果获得涡轮动叶冷却的进口压力P0、进口温度T0和进口流量G0；

D、对进口压力P0和进口温度T0进行涡轮动叶内流计算，进行涡轮动叶内流计算，获得涡轮动叶内流计算结果，读取涡轮动叶冷却引气量G1；

E、给定流量计算残差要求值ε，进行判断，

若|G1-G0|/G0≥ε，则将修正后的面积SA1=SA0+(G1-G0)/G0*SA0设置为空气系统文件中向叶片供气的节流面积，返回步骤A；

若|G1-G0|/G0ε ，则结束耦合计算。