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申请/专利权人：杭州汽轮动力集团股份有限公司
申请日：2024-04-03
公开（公告）日：2024-06-28
公开（公告）号：CN117993126B
主分类号：G06F30/17
分类号：G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08
优先权：
专利状态码：有效-授权
法律状态：2024.06.28#授权;2024.05.24#实质审查的生效;2024.05.07#公开
摘要：本发明公开一种基于拓扑优化的燃气轮机气冷涡轮叶片快速设计方法，包括以下步骤：根据叶片陶芯的基本外轮廓，确定沿叶高方向的横截面数和沿流动方向的主要流路数，从而构建二维拓扑网格；冷气的入口和出口分别用n维行向量和m维列向量表示其通断情况；陶芯中部区域使用多个m维列向量表示其内部冷却结构；将二维拓扑网格中的冷却特征结构按照相同连接逻辑用不同损失特性和流量系数的元件代替，搭建出一维流动网络；在代表冷气进出口的元件中设置相应的气动边界条件，通过优化算法最大化各个区域的加权平均内换热系数，从而快速确定冷气流路的拓扑结构，实现控制局部的流动特性和换热系数，达到增强冷却换热效果的目的。
主权项：1.一种基于拓扑优化的燃气轮机气冷涡轮叶片快速设计方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理，S100：根据输入叶片的陶芯外轮廓，将子午流面上沿叶高方向的若干横截面设为水平网格线，沿叶展方向的若干流路设为垂直网格线，从而为该叶片的陶芯构建二维拓扑网格结构；拓扑优化设计，S200：每个网格边或顶点作为一个线单元变量x或顶点单元变量x，根据流量特性和冷却特性确定线单元变量或顶点单元变量x类型及取值；S300：根据线单元变量或顶点单元变量的连接逻辑将二维网格映射为一维流动分析软件中的一维流体网络；S400：求解一维流体网络并优化各个元件的特征参数；步骤S400，求解一维流体网络是在代表冷气进出口的元件中设置相应的气动边界条件，并指定各类特征元件在约束边界条件和工艺约束下的几何参数范围，并通过优化算法自动寻优，优化目标为最大化加权平均内换热系数h，优化目标：Max∑βihi1 式1中hi为各区域平均换热系数，其中i＝1，2，3，4，5；约束条件中为冷气流量；为冷气入口相对总压；Asec代表径向流路的横截面积，Asecmin为径向流路的最小横截面积，Asecmax为径向流路的最大横截面积；为各类冷却元件的几何参数，为工艺所允许的该参数取值下限，为工艺所允许的该参数取值上限。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 杭州汽轮动力集团股份有限公司 一种基于拓扑优化的燃气轮机气冷涡轮叶片快速设计方法
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