[发明专利]一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法、装置及设备

权利要求书

1.一种发动机的轮盘和涡轮叶片组合设计方法，其特征在于，包括：

获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数，所述组合参数包括：轮盘和涡轮叶片的几何尺寸、载荷及材料性能；

分别计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值；

基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度；

分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速；

从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数；

分别计算各备选组合参数在其对应最优转速下的涡轮转子质量，并基于涡轮转子质量的排序结果从各备选组合参数中筛选目标组合参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算每一个组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值，包括：

按照如下公式计算当前组合参数对应叶片脱落转速且轮盘不破裂转速条件下的概率密度函数值：

其中，P为叶片脱落且轮盘不破裂的概率密度函数值，X为当前组合参数，μ、σ以及σ²分别为均值、标准差和方差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数之前，所述方法还包括：

获取涡轮转子失去负载后的最大转速以及叶片脱落的最小转速，并基于所述最大转速和所述最小转速的排序结果确定叶片脱落转速的下限值；

获取轮盘的结构参数，并基于所述结构参数确定轮盘破裂转速的上限值；

以叶片脱落转速和轮盘破裂转速均处于所述下限值和所述上限值之间为条件对轮盘和叶片进行设计，得到若干轮盘和涡轮叶片的组合参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各组合参数对应的所述概率密度函数值确定各组合参数对应的转速裕度，包括：

基于各组合参数对应的所述概率密度函数值拟合响应面方程，并基于所述响应面方程确定轮盘破裂转速和叶片脱落转速分别对应的极限状态函数；

基于所述轮盘破裂转速和叶片脱落转速分别对应的极限状态函数，确定轮盘破裂转速的最小极限状态函数值及叶片脱落转速的最大极限状态函数值；

将所述最小极限状态函数值和所述最大极限状态函数值之间的差值确定为转速裕度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速，包括：

基于序列二次规划优化算法迭代计算各组合参数在其对应的转速裕度下的最优转速。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从各组合参数中筛选满足发动机设计要求的备选组合参数，包括：

分别计算各组合参数对应轮盘和涡轮叶片设计点转速下的静强度参数、振动参数及寿命参数；

若所述设计点转速下的静强度参数、振动参数及寿命参数均满足发动机设计要求，则将该组合参数确定为备选组合参数。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述目标组合参数对应的最优转速，计算轮盘和涡轮叶片设计点转速下的静强度参数、振动参数及寿命参数；

判断静强度参数、振动参数及寿命参数是否满足发动机设计要求；

若静强度参数、振动参数及寿命参数不满足发动机设计要求，则对所述上限值和/或所述上限值进行修正，并返回所述获取若干轮盘和涡轮叶片的组合参数的步骤。