【摘 要】
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低压涡轮动叶在航空发动机中起着能量转化的关键作用,所处环境较为恶劣且叶片结构类型复杂多变,在进行三维建模和网格生成时,面临着耗时长、操作繁琐的问题。本着提高低压涡
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低压涡轮动叶在航空发动机中起着能量转化的关键作用,所处环境较为恶劣且叶片结构类型复杂多变,在进行三维建模和网格生成时,面临着耗时长、操作繁琐的问题。本着提高低压涡轮动叶设计效率的目的,本论文运用自主编程对叶片参数化及网格生成技术进行了研究。通过叶片结构参数修改可以更新涡轮叶片模型,并对计算域进行分区生成结构化网格,减少了叶片造型和网格生成的时间。最后,通过叶片的振动分析验证了程序生成网格的有效性。本文在参数化建模模块,提出有理B样条参数化的方法,将低压涡轮动叶分为蛇形腔、劈缝、扰流柱以及叶身等部分,基于数据点参数化、曲线参数化、曲面参数化来逐一实现涡轮叶片各个部分的三维结构建模,并且对数据存储格式进行了研究,使模型输出的数据格式为IGES;在网格生成模块,实现了一种将代数方法无限插值法、三次样条插值法及带有源项的偏微分方程法相结合的网格生成优化算法,同时,以雅克比比率为检测标准设计了一套网格质量评估算法,研究了网格存储格式,实施方案以简单翼型为例实现二维单块、多块及三维单块、多块网格生成算法,然后应用于涡轮叶片型面的三维网格生成上。最后再用*.cfx5文件格式输出网格;在网格验证分析模块,将生成的涡轮动叶网格导入Ansys Workbench Modal进行振动分析,内容分为两大块,第一块是叶片自由模态分析,第二块是叶片动态模态分析。通过数值模拟分析的正常运行说明生成的网格质量是合格且有效的,具有可实用性。
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