基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝建模方法研究

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1、数字化设计与制造DIGITALDESIGNANDMANUFACTURING*基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝建模方法研究ResearchonModelingMethodBasedonBridgeCurveforTrailingEdgeofTurbineBlade西北工业大学余 旸 杨海成[摘要]航空发动机涡轮叶片尾缘劈缝是一个复Z积叠轴杂的曲面，设计过程繁琐，造型过程中易出现与叶身连接不光顺的问题。针对尾缘劈缝的几何结构特征，提出横向肋扰流柱外型面尾缘劈缝一种基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝的建模方法，以尾Y纵向肋缘劈

2、缝截面线和叶身内形曲面为边界条件,采用模拟退火算法创建桥接线，以此为基础完成尾缘劈缝的建模。开发了尾缘劈缝参数化建模模块，提高了叶片设计效X率，并为航空发动机复杂曲面参数化建模提供了参考。气膜孔关键词：尾缘劈缝涡轮叶片桥接线模拟退内型面火算法[ABSTRACT]Trailingedgeofturbinebladein图1涡轮叶片气冷结构Fig.1Aircoolingstructureofturbinebladeaeroengineisakindofcomplexsurface,ofwhichthede-sign

3、processiscomplicated,andthenon-fairnessofconti-尾缘劈缝的作用是排出热交换后的气体，同时对叶nuitybetweentrailingedgeandbladeshapeeasilyoccurs片尾缘部分进行冷却。尾缘劈缝的结构对叶片冷却效inmodelingprocess.Accordingtogeometricandstructural果有很大影响，如果尾缘劈缝与叶身内形连接处出现不characteristicsoftrailingedge,amodelingmet

4、hodbasedon光顺问题，在实际工作中会增加内冷气体流阻。从几何bridgecurveisprovided,whichinitiallygeneratesbridge建模角度，尾缘劈缝是在叶身尾缘处沿积叠轴方向的分curvebyutilizingsimulatedannealingalgorithm,with段槽，各分段槽与叶身内形曲面光滑连接；以“反阴为boundaryconditionsofthesectioncurvesoftrailingedge阳”的特点体现在叶身内形上是一个与叶身内形光滑连and

5、thesurfaceofinnerbladeshape,thenmodelingoftrail-接的长条状实体。在这里将该长条实体称为劈缝实体。ingedgebasedonbridgecurveisconducted.Theparamet-所以，尾缘劈缝建模的关键是如何生成劈缝实体，并与ricdesignmoduleoftrailingedgeisdeveloped.Therefore,叶身内形光滑连接。themethodimprovestheefficiencyofturbinebladedesign,尾缘劈

6、缝的设计是设计人员根据经验多次反复迭andcontributesreferencesforparametricmodelingofthe代、协调和折衷的过程。设计繁琐且工作量大，直接complicatedsurfaceofaeroengine.影响整个涡轮叶片的设计周期。利用参数化建模方法Keywords:TrailingedgeTurbinebladeBridge进行尾缘劈缝的设计，可有效提高设计效率和设计质curveSimulatedannealingalgorithm量。DOI:10.16080/j.is

7、sn1671-833x.2015.03.030文献[2]首先创建一系列矩形截面线，然后沿积叠轴方向通过蒙皮法生成劈缝实体，最后与叶身内外形进航空发动机涡轮叶片的设计、制造技术水平对提高行布尔操作形成尾缘劈缝。该方法虽然实现了参数化航空发动机性能、缩短研制周期和降低制造费用起着重设计，但是尾缘劈缝与叶身内形在连接处出现凸台，并[1]要的作用。涡轮是发动机中热负荷和动力负荷最大不满足光顺连接的要求。文献[3]在叶身内形截面线高的部件，为了确保发动机安全可靠地工作，降低高温材度保证了尾缘劈缝截面线与叶身内形截面线的叶

8、盆曲料的成本，涡轮叶片必须采取有效的冷却措施。如图1线G1连续；但是两者形成的曲面并没有达到G1连续。所示，涡轮叶片的主要冷却结构有纵向肋、横向肋、扰流因此，本文提出基于桥接线的方法完成尾缘劈缝的建柱、尾缘劈缝以及气膜孔。模：采用模拟退火算法以尾缘劈缝截面线和叶身内形为边界条件创建桥接线，使用蒙皮法创建尾缘劈缝曲面片*　课题编号：国家科技支撑计划2012BAF10B09；课题名称：重