本發(fā)明涉及零部件的熱分析方法，尤其涉及提高發(fā)動(dòng)機(jī)零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件熱分析結(jié)果的準(zhǔn)確度取決于換熱邊界條件設(shè)置的準(zhǔn)確性。目前零部件例如盤的熱分析方法，就是直接根據(jù)盤周圍及盤腔中二次氣流的溫度以及換熱情況，計(jì)算并設(shè)置盤的換熱邊界，再采用有限元分析軟件，得到盤的溫度場分布。這種熱分析結(jié)果的可靠性還有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供一種提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法，其包括，

步驟1，對(duì)零部件進(jìn)行熱分析計(jì)算，得到零部件壁面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度；

步驟2，再對(duì)所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度進(jìn)行擬合和/或插值，得到零部件耦合流體流動(dòng)與換熱計(jì)算所需壁面坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)處溫度；

步驟3，利用步驟2的計(jì)算結(jié)果作為邊界條件，進(jìn)行零部件耦合流體流動(dòng)換熱計(jì)算；

步驟4，利用步驟3的計(jì)算結(jié)果作為零部件換熱邊界；

步驟5，再重復(fù)步驟1，重新對(duì)零部件進(jìn)行熱分析計(jì)算，判斷前后兩次零部件熱分析計(jì)算得到的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)的絕對(duì)值是否在規(guī)定范圍內(nèi)，若在，則計(jì)算收斂；若不收斂，再重復(fù)步驟2至5進(jìn)行迭代。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述零部件為渦輪盤，零部件耦合流體為渦輪盤盤腔流動(dòng)流體。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述零部件為發(fā)動(dòng)機(jī)靜子零部件。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在步驟1中，編制命令流文件進(jìn)行熱分析計(jì)算的邊界加載、計(jì)算及后處理。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在步驟3中，將步驟2得到的結(jié)果經(jīng)過擬合或插值后作為一維或多維流動(dòng)計(jì)算的輸入。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)包括溫度、第二類傳熱邊界條件或第三類邊界條件。

本發(fā)明的實(shí)施例基于盤熱分析與流動(dòng)換熱迭代的理論，首先對(duì)零部件進(jìn)行熱分析計(jì)算，得到零部件壁面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度，再對(duì)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度進(jìn)行擬合和插值，得到零部件耦合流體流動(dòng)與換熱所需壁面坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)處溫度；接著進(jìn)行零部件耦合流體流動(dòng)換熱計(jì)算，得到新的熱分析所需換熱邊界，這樣考慮了零部件溫度對(duì)盤周圍氣流流動(dòng)和換熱的影響；再根據(jù)新的換熱邊界重新對(duì)盤進(jìn)行熱分析，這樣有考慮了溫度分布一旦影響了盤或零部件周圍氣流流動(dòng)和換熱的影響，又會(huì)對(duì)盤溫度結(jié)果有影響；最后判斷前后兩次熱分析網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)最大溫差絕對(duì)值是否在規(guī)定范圍內(nèi)，若在，則計(jì)算收斂；若不收斂，再進(jìn)行迭代。因此本發(fā)明的實(shí)施例能獲得這樣的有益效果：提高穩(wěn)態(tài)熱分析及二次氣流的壓力、溫度、流量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在后述實(shí)施例中，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤的熱分析計(jì)算為例進(jìn)行說明，渦輪盤 的耦合流體為盤腔流動(dòng)氣流，但本發(fā)明的方法不限于渦輪盤的熱分析計(jì)算，也適合于軸或者其他的發(fā)動(dòng)機(jī)靜子零部件的熱分析計(jì)算。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法包括步驟1，對(duì)零部件進(jìn)行熱分析計(jì)算，得到零部件壁面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度。步驟1可以借助于熱分析軟件來執(zhí)行，例如ANSYS軟件，利用VBA語言與ANSYS軟件的接口，輸入為APDL語言的命令流文件，調(diào)用ANSYS軟件對(duì)渦輪盤進(jìn)行熱分析，得到渦輪盤的壁面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度。用APDL語言或者其他適應(yīng)的計(jì)算機(jī)語言來編制命令流文件進(jìn)行熱分析邊界加載、熱分析計(jì)算及后處理，操作命令流文件比在平臺(tái)中操作更加容易，涉及到關(guān)鍵參數(shù)包括換熱邊界數(shù)值，所以容易實(shí)現(xiàn)同一模型熱分析的批處理或者計(jì)算結(jié)果更新。

根據(jù)本發(fā)明的提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法還包括步驟2，對(duì)所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度進(jìn)行擬合和/或插值，得到零部件耦合流體即盤腔流體流動(dòng)與換熱計(jì)算所需壁面坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)處溫度。通過數(shù)學(xué)中擬合、插值的方法，可以提高盤腔流動(dòng)換熱計(jì)算所需壁面節(jié)點(diǎn)處溫度的可靠性，并且實(shí)現(xiàn)誤差可控。使用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)平均值、ANSYS后處理中線平均加權(quán)值等也可以作為插值方法的一種特殊情況來獲得盤腔流體流動(dòng)與換熱計(jì)算所需壁面坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)處溫度。

本發(fā)明的提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法還包括步驟3，利用步驟2的計(jì)算結(jié)果作為邊界調(diào)節(jié)，進(jìn)行零部件耦合流體即盤腔流體的流動(dòng)換熱計(jì)算?？梢岳肰BA語言與盤腔流動(dòng)換熱計(jì)算程序的接口，調(diào)用盤腔流動(dòng)換熱計(jì)算程序進(jìn)行盤腔流動(dòng)換熱計(jì)算。在優(yōu)選的實(shí)施例中，可以把步驟2得到的結(jié)果作為一維或多維(CFD)零部件耦合流體流動(dòng)換熱計(jì)算的輸入。

本發(fā)明的提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法還包括步驟4，利用步驟3的計(jì)算結(jié)果作為零部件換熱邊界。即更新APDL語言或者其他計(jì)算機(jī)語言便攜的命令流文件中熱分析換熱邊界數(shù)值。此步驟利用命令流文件更易操作特點(diǎn)，把關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行更新，得到新的熱分析計(jì)算輸入文件。關(guān)鍵參數(shù)例如是流體流量、換熱系數(shù)、流體溫度等，但不限于此，還可以為第一類或第三類傳熱邊界條件。

本發(fā)明的提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性的方法還包括步驟5，再重復(fù)步驟1，重新對(duì)零部件進(jìn)行熱分析計(jì)算，判斷前后兩次零部件熱分析計(jì)算得到的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)的絕對(duì)值是否在規(guī)定范圍內(nèi)，若在，則計(jì)算收斂；若不收斂，再重復(fù)步 驟2至5進(jìn)行迭代。判斷采用的關(guān)鍵參數(shù)可以是網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)溫度，但也不限于使用溫度計(jì)算結(jié)果，也可以是命令流文件中的關(guān)鍵參數(shù)前后兩次計(jì)算的數(shù)據(jù)。在此步驟經(jīng)過判斷后實(shí)現(xiàn)了溫度場與盤腔流動(dòng)的迭代，并給出了溫度與流動(dòng)迭代收斂的判斷準(zhǔn)則，提高了溫度計(jì)算可靠性并固定了每次迭代完成的標(biāo)志。

已有熱分析方法，有兩個(gè)因素未考慮：

未考慮零部件溫度對(duì)盤周圍氣流流動(dòng)和換熱的影響；

反之溫度分布一旦影響了零部件周圍氣流流動(dòng)和換熱的影響，又會(huì)對(duì)盤溫度結(jié)果有影響；

以上兩個(gè)因素說明了要提高零部件熱分析計(jì)算結(jié)果可靠性，零部件溫度場和零部件周圍氣流流動(dòng)需要進(jìn)行迭代，直到零部件溫度場前后計(jì)算收斂。本發(fā)明實(shí)施例中的方法考慮利用零部件熱分析結(jié)果與零部件周圍流體流動(dòng)結(jié)果進(jìn)行迭代，提高了零部件熱分析計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確度；并且實(shí)現(xiàn)熱分析計(jì)算與流動(dòng)與換熱計(jì)算迭代的自動(dòng)化，縮短計(jì)算時(shí)間。

本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。