西安交通大学汪翔宇获国家专利权
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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利一种可调涡轮叶片计算域变周期面数值计算方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118278308B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410369331.6,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种可调涡轮叶片计算域变周期面数值计算方法及系统是由汪翔宇;李慧;邢毅真;丰镇平设计研发完成,并于2024-03-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种可调涡轮叶片计算域变周期面数值计算方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及燃气涡轮热端部件的数值分析技术领域,尤其涉及一种针对于可调涡轮叶片计算域的变周期面数值计算方法,该方法通过建立计算域网格,计算当下时间步内的叶片尾缘的周向运动量,改变计算域周期面上的网格节点位置,获取更新后计算域网格,进行当下时间步的非定常数值迭代计算,综合各个时间步下的非定常计算结果,获得动态调整过程下涡轮叶片的气热特性;该方法通过使计算域网格随叶片运动进行适应性地位移变化,实现周期面对叶片合理地位移避让,适应性和兼容性强,可适用于可调叶片的运动量和运动规律发生变化的数值分析。解决现有技术中存在的数值分析方法无法获得真实条件下的可调叶片变安装角的动态过程的气热特性问题。
本发明授权一种可调涡轮叶片计算域变周期面数值计算方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种针对于可调涡轮叶片计算域的变周期面数值计算方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:获取涡轮叶片的计算域、叶片运动规律和叶片基本几何特征尺寸,建立计算域网格,并根据需求设定总计算时长和时间步长;所述计算域包括叶片周围中间段部分、叶片前缘延长段部分和叶片尾缘延长段部分;所述叶片基本几何特征尺寸包括叶片旋转轴与叶片中叶展尾缘点的距离、在涡轮机额定功率时,叶片弦线与额线之间的初始夹角即叶片安装角、叶片前缘延长段部分与叶片周围中间部分流体域交界处节点的轴向坐标值以及叶片尾缘延长段部分与叶片周围中间段部分流体域交界处节点的轴向坐标值;所述的叶片运动规律为已经设计好的绕作动轴旋转的运动函数或离散的时间与角度的对应表; S2:根据计算域网格、叶片运动规律和叶片基本几何特征尺寸,计算当下时间步内的叶片尾缘的周向运动量; S3:根据叶片尾缘的周向运动量,改变计算域周期面上的网格节点位置,具体为: S3.1:获取当下时间步周期面上的各个节点坐标; S3.2:根据当下时间步周期面上的各个节点坐标,改变叶片周围中间段部分计算域周期面上的网格节点的位置,即: 设定改变位置后的叶片周围中间段部分计算域周期面上的网格节点的坐标为,由于涡轮机的子午流道是恒定不变的,所以叶片旋转后周期面上节点径向坐标值及轴向坐标值在变化前后保持不变,只在周向位置发生了变化,故使,; 根据当下时间步内的叶片尾缘的周向运动量和当下时间步周期面上的各个节点坐标,计算周向上的位移量,具体为: 根据当下时间步周期面上的各个节点坐标和避让距离,计算,得到改变后叶片周围中间段部分计算域周期面上的网格节点的位置坐标,具体为: 其中,为周向上的位移量,为当下时间步内的叶片尾缘的周向运动量,为叶片前缘延长段部分与叶片周围中间部分流体域交界处节点的轴向坐标值,为叶片尾缘延长段部分与叶片周围中间段部分流体域交界处节点的轴向坐标值; S3.3:根据当下时间步周期面上的各个节点坐标,改变叶片尾缘延长段部分计算域周期面上的网格节点的位置: 设定变化后的叶片尾缘延长段部分计算域周期面上的网格节点坐标为,由于叶片尾缘延长段部分计算域与叶片并无干涉,故对做一个整体绕z轴的旋转,旋转后周期面上节点径向坐标值及轴向坐标值在变化前后保持不变,因此使,; 根据当下时间步内的叶片尾缘的周向运动量和当下时间步周期面上的各个节点坐标,计算,得到改变后的叶片尾缘延长段部分计算域周期面上的网格节点的位置,计算的具体方式为: S4:根据改变后的计算域周期面上的网格节点位置,调整流体域内的体单元节点,获得更新后的计算域网格; S5:根据更新后的计算域网格,进行当下时间步的非定常数值迭代计算,直至收敛; S6:判定当下时间步是否为设定的总计算时长;是,则结束计算,执行S7;否,则返回S2,开始下一时间步内的叶片尾缘的周向运动量计算; S7:综合各个时间步下的非定常计算结果,获得动态调整过程下涡轮叶片的气热特性。
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