CN115455594A - 基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法 - Google Patents

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王鹏飞
郭文
张铎
李健
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Abstract

本发明公开了基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，包括以下步骤：模型分析及关键影响参数的提取；创建涡轮叶片冷却内流通道设计数据库；构建基于数据库数据的修正模型；采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计。本发明所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，开创性地创建了应用于航空发动机涡轮叶片设计工程领域的相关数据库模型，将数据库和涡轮冷却叶片内流通道设计方法结合在一起，更好的利用存入数据库中的数据来提升涡轮冷却叶片内流通道的设计的准确性，而且采用传统经验模型和修正系数相结合的方法，提高了一维流体管网计算模型的准确性，具有良好的使用前景。

Description

基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法
技术领域
本发明涉及航空航天和能源动力领域，特别涉及基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法。
背景技术
数据库是存储在一起的相关数据的集合，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的应用程序；对数据库插入新数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。
目前数据库应用场景基本在互联网、教育和工业制造领域，主要用于管理生产生活中的大量数据和进行数据计算和分析预测。
目前在涡轮冷却叶片内流通道初步设计中主要采用一维流体管网的计算方法，该算法中对于内流通道内部热力参数的计算主要简化为对用经验模型描述的各个元件的计算。这些元件对应的经验模型大多基于以往试验的统计结果，无法满足新的设计要求。此外，这些经验模型很少和数据库结合，不能使用数据库的数据对其进行修正，为此，提出基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，包括以下步骤：
(1)、模型分析及关键影响参数的提取；
(2)、创建涡轮叶片冷却内流通道设计数据库；
(3)、构建基于数据库数据的修正模型；
(4)、采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计。
优选的，步骤(1)中模型分析及关键影响参数的提取包括以下步骤：
①、对涡轮冷却叶片内流通道一维管网计算中的各个元件对应的经验模型进行归类整理；
②、对归类整理的经验模型进行分析，研究各经验模型的适用范围、模型中主要经验系数以及影响这些经验系数计算准确性的变量，获取后期模型修正算法中需要的重要变量。
优选的，步骤②中变量包括热力学参数和描述元件的几何参数，热力学参数包括温度、压力和流速，描述元件的几何参数包括几何直径、长度和宽度。
优选的，步骤(2)中创建数据库时根据涡轮叶片冷却内流通道试验或基于三维流场仿真，将内流通道试验或仿真结果导入数据库中，并导出数据修正算法需要的数据结构。
优选的，步骤(3)中构建基于数据库数据的修正模型包括以下步骤：
Ⅰ、针对内流通道一维管网计算中某一元件具体的经验模型，从数据库中提取性能参数，性能参数例如温度、压力和流速等；
Ⅱ、通过给定经验模型中关键系数的补偿值来修正模型计算的准确性。
优选的，步骤(Ⅱ)中通过给定经验模型中关键系数的补偿值来修正模型计算的准确性后获得针对该模型的影响变量和对应模型关键系数补偿值的关系曲线，并将这些修正曲边作为该经验模型的修正量存储到数据库中，方便后期的使用。
优选的，步骤(4)中采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计时一维流体管网计算中各个元件对应的模型会计算两部分的结果。
优选的，两部分的结果其中一部分是传统经验模型计算结果，该部分结果可以很好的模化主要的物理过程影响，另一部分则时采用修正模型处理传统经验模型计算结果后所获的计算结果，即根据该模型对应的影响变量获取模型中的关键系数补偿值(修正值)，从而使得该模型计算结果更加贴近试验或仿真结果，提高模型预测的准确性。
与现有技术相比，本发明基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，具有如下有益效果：
其一、本发明基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法将数据库和涡轮冷却叶片内流通道设计方法结合在一起，更好的利用存入数据库中的数据来提升涡轮冷却叶片内流通道的设计的准确性。
其二、本发明基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法采用传统经验模型和修正系数相结合的方法，提高了一维流体管网计算模型的准确性。
附图说明
图1为本发明基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，包括以下步骤：
(1)、模型分析及关键影响参数的提取；
模型分析及关键影响参数的提取包括以下步骤：
①、对涡轮冷却叶片内流通道一维管网计算中的各个元件对应的经验模型进行归类整理；
②、对归类整理的经验模型进行分析，研究各经验模型的适用范围、模型中主要经验系数以及影响这些经验系数计算准确性的变量，获取后期模型修正算法中需要的重要变量；
变量包括热力学参数和描述元件的几何参数，热力学参数包括温度、压力和流速，描述元件的几何参数包括几何直径、长度和宽度。
(2)、创建涡轮叶片冷却内流通道设计数据库；
创建数据库时根据涡轮叶片冷却内流通道试验或基于三维流场仿真，将内流通道试验或仿真结果导入数据库中，并导出数据修正算法需要的数据结构。
(3)、构建基于数据库数据的修正模型；
构建基于数据库数据的修正模型包括以下步骤：
Ⅰ、针对内流通道一维管网计算中某一元件具体的经验模型，从数据库中提取性能参数；
Ⅱ、通过给定经验模型中关键系数的补偿值来修正模型计算的准确性；
通过给定经验模型中关键系数的补偿值来修正模型计算的准确性后获得针对该模型的影响变量和对应模型关键系数补偿值的关系曲线，并将这些修正曲边作为该经验模型的修正量存储到数据库中。
(4)、采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计；
采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计时一维流体管网计算中各个元件对应的模型会计算两部分的结果；
两部分的结果其中一部分是传统经验模型计算结果，另一部分则时采用修正模型处理传统经验模型计算结果后所获的计算结果。
实施例2
基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法构建的步骤如下：
(1)、模型分析及关键影响参数的提取；
模型分析及关键影响参数的提取包括以下步骤：
①、对涡轮冷却叶片内流通道一维管网计算中的各个元件对应的经验模型进行归类整理；
②、对归类整理的经验模型进行分析，研究各经验模型的适用范围、模型中主要经验系数以及影响这些经验系数计算准确性的变量，获取后期模型修正算法中需要的重要变量；
变量包括热力学参数和描述元件的几何参数，热力学参数包括温度、压力和流速，描述元件的几何参数包括几何直径、长度和宽度。
(2)、将航空发动机涡轮冷却叶片内流通道设计试验或仿真数据导入到数据库中，构建涡轮冷却叶片内流通道设计数据库；
(3)、针对涡轮冷却叶片内流通道一维管网计算中某一元件经验模型，假设为f＝a1*X+a2*Y,其中a1、a2为关键系数，而X(几何变量)、Y(热力学变量)是主要的影响变量。通过不断调取数据库中该冷却叶片内流通道的试验或仿真结果(这些结果包括温度、压力、流速等参数)可以计算出不同工况条件下该模型一维管网结果。通过不断调整a1、a2的修正值即δa1、δa2,获得修正后的a1_new、a2_new值即a1_new＝a1+δa1、a2_new＝a2+δa1，使用新的修正参数重新计算内流通道直到计算结果和数据库中的试验或仿真结果误差满足给定收敛要求。至此，通过上述算法已经获取该元件修正模型。并将该修正模型存储到数据库中。
(4)、在新的冷却叶片内流通道设计时，对于上述类型元件可以调用数据库中对应的修正模型进行计算，计算过程中模型会计算两部分结果，其中一部分为该模型原本拥有的传统经验模型，该部分结果能够获取主要物理过程影响，另一部分可以根据该工况下的影响变量，即X、Y来获取原始模型的修正值即δa1、δa2，进而修正原模型的不准的问题，使得该模型计算结果更加贴近试验或仿真结果。
需要说明的是，本发明基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法将数据库和涡轮冷却叶片内流通道设计方法结合在一起，更好的利用存入数据库中的数据来提升涡轮冷却叶片内流通道的设计的准确性；
本发明基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法采用传统经验模型和修正系数相结合的方法，提高了一维流体管网计算模型的准确性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (8)

1.基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、模型分析及关键影响参数的提取；
(2)、创建涡轮叶片冷却内流通道设计数据库；
(3)、构建基于数据库数据的修正模型；
(4)、采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计。
2.根据权利要求1所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：步骤(1)中模型分析及关键影响参数的提取包括以下步骤：
①、对涡轮冷却叶片内流通道一维管网计算中的各个元件对应的经验模型进行归类整理；
②、对归类整理的经验模型进行分析，研究各经验模型的适用范围、模型中主要经验系数以及影响这些经验系数计算准确性的变量，获取后期模型修正算法中需要的重要变量。
3.根据权利要求2所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：步骤②中变量包括热力学参数和描述元件的几何参数，热力学参数包括温度、压力和流速，描述元件的几何参数包括几何直径、长度和宽度。
4.根据权利要求3所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：步骤(2)中创建数据库时根据涡轮叶片冷却内流通道试验或基于三维流场仿真，将内流通道试验或仿真结果导入数据库中，并导出数据修正算法需要的数据结构。
5.根据权利要求1所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：步骤(3)中构建基于数据库数据的修正模型包括以下步骤：
Ⅰ、针对内流通道一维管网计算中某一元件具体的经验模型，从数据库中提取性能参数；
Ⅱ、通过给定经验模型中关键系数的补偿值来修正模型计算的准确性。
6.根据权利要求5所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中通过给定经验模型中关键系数的补偿值来修正模型计算的准确性后获得针对该模型的影响变量和对应模型关键系数补偿值的关系曲线，并将这些修正曲边作为该经验模型的修正量存储到数据库中。
7.根据权利要求1所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：步骤(4)中采用修正模型进行涡轮冷却叶片内流通道设计时一维流体管网计算中各个元件对应的模型会计算两部分的结果。
8.根据权利要求7所述的基于涡轮叶片冷却设计数据库的内流通道数据修正方法，其特征在于：两部分的结果其中一部分是传统经验模型计算结果，另一部分则时采用修正模型处理传统经验模型计算结果后所获的计算结果。
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