复合冷却涡轮叶片结构化网格参数化方法研究

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1、中图分类号：V232.4论文编号：102870218-S049学科分类号：082502硕士学位论文复合冷却涡轮叶片结构化网格参数化方法研究研究生姓名岳孟赫学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向参数化网格生成技术指导教师刘勇副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonAu

2、tomatedBlockingStrategy&StructuredGridAuto-GenerationforCoolingTurbineBladeAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyYueMengheAdvisedbyAssociateProf.LiuYongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecembe

3、r,2017承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要为提高涡轮叶片的设计效率，

4、本文开发了基于参数控制的涡轮叶片自动结构化分区网格生成系统，可实现叶片模型重构、计算域分区和结构化网格生成过程的参数化控制和自动完成，加速叶片的造型和网格生成过程；对生成网格进行数值模拟计算。计算结果表明生成网格在满足叶片数值计算精度的前提下，人员工作量大大减少，使得网格生成效率极大提高；在模型调整时，只需更改相应的参数即可快速更新模型，缩短模型的生成周期，提高设计工作的可重用性。为提高结构化网格生成效率和质量，本文研究了基于涡轮叶片拓扑结构的启发式的自动分区策略。根据涡轮叶片几何参数，自动计算

5、各结构包络面并在计算域中生成辅助面，以构建六面体拓扑结构；提出了具有通用性的“填充虚拟结构”优化方法，将计算域的分区细化以优化网格质量。结果表明本策略人工干预少，网格生成周期短，适用于具有相似拓扑结构的叶片模型，解决了多分区结构化网格生成中分区量大的难题，有助于实现叶片结构设计过程的自动优化。本文提出了一套分区质量的评价体系，在基于分区质量评价指标基础上利用遗传算法自动求解出几何体的优化分区。本文以涡轮叶片叶盆侧自动分区为例提出了两种优化方法，一种是串行优化：按顺序依次产生优化分区；另一种是整体

6、优化：同时对所有分区采取整体优化策略。研究结果表明这两种方法都可以快速地自动确定出涡轮叶片的最优结构化网格分区，相对于手工切分大大提高了效率，同时也保证了高质量网格的生成；串行优化所产生的各个网格分区间质量相差较大；整体优化获得的各个分区质量较为均衡且计算效率较高。此研究为复杂形体结构化分区网格提供了一种高效智能的方法。关键词：涡轮冷却叶片，参数化建模，结构化网格生成，自动分区，分区优化I复合冷却涡轮叶片结构化网格参数化方法研究ABSTRACTInordertoachievehigherleve

7、lsofefficiencyofturbinebladecomputationalfluiddynamics(CFD)numericalcomputation,themodelofturbinebladesystembasedonparametercontrolwasdeveloped,thissystemcanachievethefunctionofthemodeling,thedivisionofcomputationaldomainandthestructuredgridgeneratio

8、nautomatically,whichwillsimplifythebladedesigngreatly.Themeshfilethatisgeneratedautomaticallycanbeappliedtonumericalsimulationcalculation,theresultshowthatthesystemcanreducelaboroperationwithoutanylossintheprecisionofbladenumericalcomputationwhichimp