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题目:涡轮叶片外型优化技术研究

关键词:涡轮叶片;参数化造型;一体化设计;优化技术

  摘要

涡轮叶片是航空发动机典型结构件中最复杂且最重要的一个零件,其设计的好坏直接关系到发动机性能的优劣。由于设计的特殊性和复杂性,在叶型结构设计阶段,叶型曲线、曲面的设计过程是一个反复修改的过程,因此导致设计人员工作量大,工作重复性高。 本文从提高航空发动机涡轮叶片叶型造型质量和设计效率目的出发,重点研究了涡轮叶片叶身优化造型技术,完成了如下工作: 1. 对传统的叶片设计生产过程进行了详细分析,对参数化造型设计、优化设计技术、集成技术作了简要介绍; 2. 完成了叶身的参数化造型和参数化修改,使结构设计人员可以非常方便、直观地建立模型和修改模型,在一定程度上提高了叶型的设计效率。 3. 除了将叶型几何参数做为造型的初始条件外,还添加了对叶背、叶盆曲线多边形控制顶点的自由调节,使叶型曲线的设计更灵活,也使设计人员在调整叶型曲线时可自由选择修改方法,因此具有较强的实用性。 4. 搭建了叶身“建模—分析—优化”一体化设计系统平台,集成了CAD模块、CAE模块及数据转换模块,使叶型数据在各模块间可自动传递和解析;并且在集成过程中,选用一定的优化算法,提高了计算求解速度,并进一步提高了叶型设计效率。