(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111429798.8 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 董平　徐虎　李涛　牛夕莹　 候隆安　王佳宾　郑群　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化造 型方法 (57)摘要 本发明提供一种涡轮叶片气膜孔结构参数 化造型方法， 在UG中导入 叶片流道实体； 抽取流 道实体中叶片的型面， 并将叶片表 面进行划分相 应的气膜 孔区域， 分别为前缘区， 腮孔区， 压力面 区及吸力面区； 在前缘区叶底曲线处确定前缘孔 基准点； 以基准点为原点建立前缘基准轴； 以基 准点为圆心生成基准孔圆柱； 基准孔圆柱绕轴旋 转， 确定倾角； 旋转后圆柱移动以确定第一个气 膜孔位置； 阵列气膜孔特征 以确定斜孔数目； 基 准孔圆柱移动并阵列以确定直孔位置及数目； 重 复上述步骤完成前缘孔造型； 腮孔、 压力面孔、 吸 力面孔与上述步骤相同； 导入内腔实体， 进行布 尔合并运算完成整个叶片气膜 孔造型。 本发明通 过改变对应步骤参数实现涡轮叶片气膜孔参数 化造型设计 。 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 CN 114429001 A 2022.05.03 CN 114429001 A 1.一种涡轮叶片 气膜孔冷却结构的参数化造型 方法， 其特 征是： 包括以下步骤： 步骤1： UG中导入叶栅 流道实体； 步骤2： 抽取流道实体中叶片型面， 并划分气膜孔区， 分别为前缘区， 腮孔区， 压力面区， 吸力面区； 步骤3： 前缘区叶底曲线上按照弧长百分比确定前缘区孔基准 点位置； 步骤4： 以前缘孔基准点为原点， 以前缘曲面法向为xc轴， 曲线切向为yc轴， 沿叶高方向 为zc轴， 建立前缘局部坐标系； 步骤5： 以基准 点为圆心， 基准轴xc轴正向为矢量方向， 建立基准圆柱； 步骤6： 将圆柱 底面沿xc轴反向偏置面， 建立完整基准圆柱； 步骤7： 以基准圆柱孔的基准点为轴点， yc轴为轴向矢量， 旋转使其与叶高方向(zc轴方 向)形成一定倾角， 确定复合角， 同理可使基准圆柱绕z c轴旋转， 确定入射角； 步骤8： 以有倾角的圆柱为基准体， 以叶高方向(zc轴)为矢量方向， 沿叶高方向移动一 定的距离， 确定第一个 基准斜孔位置； 步骤9： 以基准斜孔为基准体， 以叶高方向(z轴)为矢量方向， 阵列几何特征， 阵列数目 为孔数， 阵列间距为 孔距， 确定斜 孔排位置； 步骤10： 以最初确定的基准圆柱体为基准， 沿叶高方向(zc轴)移动一定距离， 确定前缘 第一个直 孔位置； 步骤11： 将直孔沿叶高方向阵列几何特 征， 确定前缘 直孔位置； 步骤12： 重复上述 步骤， 完成前缘 不同位置孔 排的造型； 步骤13： 腮孔 位置、 压力面 孔、 吸力面 孔与前缘 孔建立方法相同； 步骤14： 导入叶片内腔实体； 步骤15： 将流道实体， 所有气膜孔实体， 内腔实体， 进行布尔合并运 算， 完成造型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114429001 A 2一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化造型方 法 技术领域 [0001]本发明属于燃气涡轮叶片领域， 具体涉及 一种涡轮叶片气膜孔冷却结构的参数化 造型方法。 背景技术 [0002]燃气涡轮作为发动机 的重要部件， 承担着输出功率的重要作用， 同时也面临着高 转速、 高温度、 高压力等恶劣环境的挑战。 随着涡轮前燃气入口温度越来越高， 已远远超出 涡轮叶片材料所能承受的温度极限， 因此先进的冷却技术已成为燃气涡轮研究的关键技 术。 [0003]气膜冷却是一种有效的冷却方式。 通常是通过叶片表面的气膜孔喷射出冷气， 在 高温主流压力和摩擦力等作用下， 与主流燃气进 行掺混， 并在叶片表面形成一层冷气膜， 将 叶片表面与主流燃气隔离开来， 阻隔主流燃气与叶片表面的直接对流换热。 冷气膜的形成 阻止了主流燃气与叶片表面的直接 接触， 能够达 到隔热降温的作用。 [0004]针对不同的叶片类型， 其气膜孔的结构及分布排列的方式也大不相同。 通常情况 下， 研究人员在对气膜孔造型设计时， 如果需要改变模型 的结构， 一般是重造模型， 这种人 为调整的方式耗时耗力。 在此基础上， 对涡轮叶片气膜孔进 行参数化设计， 用以实现气膜 孔 的快速造型。 发明内容 [0005]本发明的目的在于通过改变表达式参数， 实现对涡轮叶片气膜孔的参数化设计的 一种涡轮叶片 气膜孔冷却结构的参数化造型 方法。 [0006]一种涡轮叶片 气膜孔冷却结构的参数化造型 方法， 包括以下步骤： [0007]步骤1： UG中导入叶栅 流道实体； [0008]步骤2： 抽取流道实体中叶片型面， 并划分气膜孔区， 分别为前缘区， 腮孔区， 压力 面区， 吸力面区； [0009]步骤3： 前缘区叶底曲线上按照弧长百分比确定前缘区孔基准 点位置； [0010]步骤4： 以前缘孔基准点为原点， 以前缘曲面法向为xc轴， 曲线切向为yc轴， 沿叶高 方向为zc轴， 建立前缘局部坐标系； [0011]步骤5： 以基准 点为圆心， 基准轴xc轴正向为矢量方向， 建立基准圆柱； [0012]步骤6： 将圆柱 底面沿xc轴反向偏置面， 建立完整基准圆柱； [0013]步骤7： 以基准圆柱孔的基准点为轴点， yc轴为轴向矢量， 旋转使其与叶高方向(zc 轴方向)形成一定倾角， 确定复合角， 同理可使基准圆柱绕z c轴旋转， 确定入射角； [0014]步骤8： 以有倾角的圆柱为基准体， 以叶高方向(zc轴)为矢量方向， 沿叶高方向移 动一定的距离， 确定第一个 基准斜孔位置； [0015]步骤9： 以基准斜孔为基准体， 以叶高方向(z轴)为矢量方向， 阵列 几何特征， 阵列 数目为孔数， 阵列间距为 孔距， 确定斜 孔排位置；说　明　书 1/3 页 3 CN 114429001 A 3