一种叶根前缘结构模型的构建方法及计算机设备与流程

本发明涉及整体叶盘设计，具体涉及一种叶根前缘结构模型的构建方法及计算机设备。

背景技术：

1、整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，转子叶片模型在构建时，通常采用完全参数化的叶片设计，使用关键参数(进出气角、安装角、弦长等)和样条叶型型线，控制截面叶型，再给定积叠规律实现叶片三维造型，叶片的根部和轮盘的过渡连接通常采用直接倒角的方法，但是由于这种连接方式得到的叶根前缘结构的表面曲率较大，容易出现高应力点，进而导致叶片疲劳断裂。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种叶根前缘结构模型的构建方法及计算机设备，以克服现有技术中的整体叶盘在构建时，叶根处仅采用倒角的方式实现叶片与轮盘的过渡连接，容易出现高应力点的缺陷。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种叶根前缘结构模型的构建方法，包括：根据预设的叶根三维模型获取多个等截面高度的第一叶型截面；在各所述第一叶型截面中分别确定各所述第一叶型截面的叶型中弧线；基于预设参数在每条所述叶型中弧线的延伸线上确定前缘圆形的位置，并基于所述前缘圆形生成样条曲线；根据多个所述前缘圆形和多个所述第一叶型截面的前缘拟合生成多个第二叶型截面前缘；根据所述样条曲线及多个第二叶型截面前缘生成叶根前缘结构模型。

3、可选地，确定各所述第一叶型截面的叶型中弧线的延伸线的过程，包括：将叶根前缘的所述叶型中弧线近似成圆弧，并将所述圆弧向所述叶根前缘的方向延伸预设长度，形成多条延伸弧。

4、可选地，所述基于预设参数在每条所述叶型中弧线的延伸线上确定前缘圆形的位置，并基于所述前缘圆形生成样条曲线，包括：以所述延伸弧上远离所述第一叶型截面的一端为圆心作所述前缘圆形，所述前缘圆形的半径与所述第一叶型截面上靠近所述前缘圆形的弧线所对应的半径相同；依次连接多个所述前缘圆形的圆心生成所述样条曲线。

5、可选地，在依次连接多个所述前缘圆形的圆心生成所述样条曲线之后，所述基于预设参数在每条所述叶型中弧线的延伸线上确定前缘圆形的位置，并基于所述前缘圆形生成样条曲线，还包括：根据所述样条曲线中各段曲线间的夹角调整所述延伸弧的弧长。

6、可选地，各所述前缘圆形的半径，沿远离所述叶根的方向排列的顺序，逐渐减小。

7、可选地，各所述延伸弧的弧长，沿远离所述叶根的方向排列的顺序，逐渐减小。

8、可选地，所述第二叶型截面前缘中，连接所述前缘圆形与第一叶型截面的弧线的两端分别与所述前缘圆形、所述第一叶型截面的前缘相切，且所述第二叶型截面前缘与所述第一叶型截面前缘形状匹配。

9、可选地，所述在各所述第一叶型截面中分别确定各所述第一叶型截面的叶型中弧线，包括：分别在各所述第一叶型截面内生成多个叶型内切圆，并依次连接所述多个叶型内切圆的圆心，形成所述叶型中弧线。

10、可选地，相邻的所述第一叶型截面之间的高度差相等。

11、本发明还提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述任一实施方式所述的叶根前缘结构模型的构建方法。

12、本发明具有以下优点：

13、1、本发明提供的叶根前缘结构模型的构建方法，包括根据预设的叶根三维模型获取多个等截面高度的第一叶型截面；在各第一叶型截面中分别确定各第一叶型截面的叶型中弧线；基于预设参数在每条叶型中弧线的延伸线上确定前缘圆形的位置，并基于前缘圆形生成样条曲线；根据多个前缘圆形和多个第一叶型截面的前缘拟合生成多个第二叶型截面前缘；根据样条曲线及多个第二叶型截面前缘生成叶根前缘结构模型。

14、在该方法中，首先根据预设参数确定前缘圆形，根据前缘圆形生成样条曲线和第二叶型截面前缘，再通过样条曲线和第二叶型截面前缘生成叶根前缘结构模型，即叶根前缘结构模型表面的曲率由样条曲线和第二叶型截面前缘的形状决定，通过调整样条曲线和第二叶型截面前缘的形状，即可降低叶根前缘结构模型表面的曲率，进而避免在叶根前缘结构模型的表面出现高应力点，防止根据该模型加工生产的叶片在使用时出现疲劳断裂的情况。相对于在叶根处直接倒角的方法，本实施例提供的构建方法对于叶根前缘结构模型表面的曲率的调整的参数更多，更容易得到符合应力要求的叶根前缘结构。

15、2、本发明提供的叶根前缘结构模型的构建方法，在依次连接多个前缘圆形的圆心生成样条曲线之后，基于预设参数在每条叶型中弧线的延伸线上确定前缘圆形的位置，并基于前缘圆形生成样条曲线，还包括：根据样条曲线中各段曲线间的夹角调整延伸弧的弧长。

16、即通过调整相邻的两个延伸弧的弧长，进而改变样条曲线中相邻两段曲线的切线之间的夹角，使得每相邻的两段曲线的切线之间夹角减小，得到更加平缓光顺的样条曲线，防止由于延伸弧的弧长的精度问题，使得样条曲线的曲率变化幅度大，实现降低叶根前缘结构模型表面的曲率，避免在叶根前缘结构模型的表面出现高应力点。同时，调整延伸弧的弧长的操作简单、快捷，难度系数低。

技术特征：

1.一种叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，确定各所述第一叶型截面(1)的叶型中弧线(2)的延伸线的过程，包括：

3.根据权利要求2所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，所述基于预设参数在每条所述叶型中弧线(2)的延伸线上确定前缘圆形(3)的位置，并基于所述前缘圆形(3)生成样条曲线(4)，包括：

4.根据权利要求3所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，在依次连接多个所述前缘圆形(3)的圆心生成所述样条曲线(4)之后，所述基于预设参数在每条所述叶型中弧线(2)的延伸线上确定前缘圆形(3)的位置，并基于所述前缘圆形(3)生成样条曲线(4)，还包括：

5.根据权利要求3或4所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，各所述前缘圆形(3)的半径，沿远离所述叶根的方向排列的顺序，逐渐减小。

6.根据权利要求2-4中任一项所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，各所述延伸弧的弧长，沿远离所述叶根的方向排列的顺序，逐渐减小。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，所述第二叶型截面前缘(5)中，连接所述前缘圆形(3)与第一叶型截面(1)的弧线的两端分别与所述前缘圆形(3)、所述第一叶型截面(1)的前缘相切，且所述第二叶型截面前缘(5)与所述第一叶型截面(1)前缘形状匹配。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，所述在各所述第一叶型截面(1)中分别确定各所述第一叶型截面(1)的叶型中弧线(2)，包括：

9.根据权利要求1-4中任一项所述的叶根前缘结构模型的构建方法，其特征在于，相邻的所述第一叶型截面(1)之间的高度差相等。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及整体叶盘设计技术领域，具体涉及一种叶根前缘结构模型的构建方法及计算机设备。本发明提供的叶根前缘结构模型的构建方法包括根据预设的叶根三维模型获取多个等截面高度的第一叶型截面；在各所述第一叶型截面中分别确定各所述第一叶型截面的叶型中弧线；基于预设参数在每条所述叶型中弧线的延伸线上确定前缘圆形的位置，并基于所述前缘圆形生成样条曲线；根据多个所述前缘圆形和多个所述第一叶型截面的前缘拟合生成多个第二叶型截面前缘；根据所述样条曲线及多个第二叶型截面前缘生成叶根前缘结构模型。通过实施本发明，可通过调整样条曲线和第二叶型截面前缘的形状来降低叶根前缘结构模型表面的曲率，避免出现高应力点。

技术研发人员：罗炜晗,周一夔,郭桢
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13