CN115493546A - 涡轮导向器的喉道面积测量方法、装置、系统、设备及介质 - Google Patents

涡轮导向器的喉道面积测量方法、装置、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种涡轮导向器的喉道面积测量方法、装置、系统、设备及介质，该方法包括：确定涡轮导向器的喉道截面；控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形；获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。本发明能够提高喉道面积测量精度。

Description

涡轮导向器的喉道面积测量方法、装置、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮导向器的喉道面积测量方法、装置、系统、设备及介质。
背景技术
涡轮导向器的三维流道及喉道面积对气流流场、航空发动机的流量、推力、转速和耗油率等都有直接的影响，对航空发动机的稳定工作、压气机与涡轮的匹配性能影响也很大。在发动机的设计、制造、装配中对喉道面积这一参数均有严格的要求。叶片通道是指由两个叶片的上下缘板和两个叶片叶身型面之间构成的空间曲面通道，喉道面积即为该空间曲面通道与流体流动方向垂直的最小截面。通过测量喉道位置的通道宽度尺寸和通道高度尺寸，进而计算出叶片的喉道面积是测量喉道面积的主要思路，如何准确找到喉道截面位置，获取该截面的数据进而准确测量出计算参数是测量喉道面积的难点所在。目前的测量方法采用测量关键点数据，通过关键点数据构造矩形或梯形，实现喉道面积的测量，然而该方法的测量精度较低。
发明内容
为了解决现有技术中喉道面积测量精度较低的问题，本发明提供一种涡轮导向器的喉道面积测量方法、装置、系统、设备及介质。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，提供一种涡轮导向器的喉道面积测量方法，包括：
确定涡轮导向器的喉道截面；
控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；
基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形；
获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；
根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。
在本发明一个优选实施例中，所述喉道截面的顶部和底部具有接缝；
所述控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面，包括：
控制所述扫描设备以开线扫描方式对所述喉道截面进行扫描，得到所述扫描截面，其中所述扫描截面在与所述接缝对应的位置处断开；
在获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积之前，所述方法还包括：
对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处。
在本发明一个优选实施例中，所述对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，包括：
基于椭圆插值算法，对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合。
在本发明一个优选实施例中，所述获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，包括：
基于积分算法，获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积。
在本发明一个优选实施例中，所述扫描设备为三坐标测量机。
第二方面，提供一种涡轮导向器的喉道面积测量装置，包括：
喉道截面确定模块，用于确定涡轮导向器的喉道截面；
扫描控制模块，用于控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；
四边形构建模块，用于基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形；
第一面积获取模块，用于获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；
第二面积获取模块，用于根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。
在本发明一个优选实施例中，所述喉道截面的顶部和底部具有接缝；
所述扫描控制模块用于控制所述扫描设备以开线扫描方式对所述喉道截面进行扫描，得到所述扫描截面，其中所述扫描截面在与所述接缝对应的位置处断开；
所述装置还包括：拟合模块，用于在调用所述第一面积获取模块之前，对所述扫描截面断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处。
在本发明一个优选实施例中，所述拟合模块基于椭圆插值算法，对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合。
在本发明一个优选实施例中，所述第一面积获取模块基于积分算法，获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积。
在本发明一个优选实施例中，所述扫描设备为三坐标测量机。
第三方面，提供一种涡轮导向器的喉道面积测量系统，包括：
如前述任一项所述的喉道面积测量装置以及所述扫描设备。
第四方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述方法的步骤。
第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
本发明具有的有益效果如下：
本发明通过首先控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；而后基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形，并获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；最后根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积，相较于现有技术通过测量关键点数据，并基于关键点数据构造矩形或梯形实现喉道面积测量的方案，能够得到更加精确的喉道面积。
附图说明
图1为本发明实施例1的涡轮导向器的喉道面积测量方法的流程图；
图2为本发明实施例1中涡轮导向器的叶片布局示意图；
图3为本发明实施例1中喉道截面的示意图；
图4为本发明实施例1中扫描截面的示意图；
图5为本发明实施例2中喉道截面的示意图；
图6为本发明实施例2中扫描截面的示意图；
图7为本发明实施例3的涡轮导向器的喉道面积测量装置的结构框图；
图8为本发明电子设备的硬件架构图。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
实施例1
本实施例提供一种涡轮导向器的喉道面积测量方法，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
S1，确定涡轮导向器的喉道截面。
在本实施例中，根据发动机涡轮导向器的理论模型确定喉道截面，该喉道截面为理论模型中喉道气流最小流通的截面，如图2所示，为AA截面，将AA截面沿其法线方向投影，得到喉道截面的视图如图3所示。
S2，控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面。
在本实施例中，采用的扫描设备可以为三坐标测量机，采用三坐标测量机对图3所示的喉道截面进行扫描，即可得图4所示的扫描截面。其中，三坐标测量机带有专用的转台，将涡轮导向器放置于该转台上，通过该转台可以在完成一个喉道截面扫描后，转动一定角度以扫描下一个喉道截面。
具体地，使用三坐标测量机地行扫描前，先建立如图4所示的XY坐标系，再基于该坐标系进行扫描。
S3，基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形。
具体地，如图4所示，将扫描截面的四个顶点A、B、C、D依次连接，即可得到四边形ABCD。
S4，获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积。
具体地，以图4为例，AB边与A、B两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S1通过将A、B两点之间的扫描轨迹线沿X轴进行积分得到；BC边与B、C两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S2通过将B、C两点之间的扫描轨迹线沿Y轴进行积分得到；CD边与C、D两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S3通过将C、D两点之间的扫描轨迹线沿X轴进行积分得到；DA边与D、A两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S4通过将D、A两点之间的扫描轨迹线沿Y轴进行积分得到。
S5，根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。
具体地，以图4为例，假设四边形ABCD的面积为S0，则图4中喉道截面的喉道面积S＝S0+S1-S2+S3-S4。
本实施例通过首先控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；而后基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形，并获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；最后根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积，相较于现有技术通过测量关键点数据，并基于关键点数据构造矩形或梯形实现喉道面积测量的方案，能够得到更加精确的喉道面积。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进。
具体来说，在本实施列中，所述喉道截面的顶部和底部存在接缝，如图5所示。此时，前述步骤S2控制扫描设备以开线扫描的方式对所述喉道截面进行扫描，得到所述扫描截面，其中所述扫描截面在与所述接缝对应的位置处断开，如图6所示。
在本实施例中，为了后续能够获取到所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，在执行步骤S4之前，所述方法还包括：对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处。
优选地，本实施例基于椭圆插值算法，对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，具体过程如下：
将断开处附近至少五组数据带入以下公式(1)，以求解定位椭圆的参数m、n、a、b、α。
Figure BDA0003120025590000061
得到椭圆方程后，根据三坐标扫描点密度值，获取导向器断开处的插值数据。
本实施例通过对所述扫描截面断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处，能够避开导向器连接处接缝，同时结合椭圆插值算法，插值出接缝处的理想数据，最终能够获取比较精确的喉道面积。
实施例3
本实施例提供一种涡轮导向器的喉道面积测量装置，如图7所示，该装置具体包括：喉道截面确定模块11、扫描控制模块12、四边形构建模块13、第一面积获取模块14和第二面积获取模块15。
下面分别对各个模块进行详细描述：
喉道截面确定模块11用确定涡轮导向器的喉道截面。
在本实施例中，根据发动机涡轮导向器的理论模型确定喉道截面，该喉道截面为理论模型中喉道气流最小流通的截面，如图2所示，为AA截面，将AA截面沿其法线方向投影，得到喉道截面的视图如图3所示。
扫描控制模块12用于控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面。
在本实施例中，采用的扫描设备可以为三坐标测量机，采用三坐标测量机对图3所示的喉道截面进行扫描，即可得图4所示的扫描截面。其中，三坐标测量机带有专用的转台，将涡轮导向器放置于该转台上，通过该转台可以在完成一个喉道截面扫描后，转动一定角度以扫描下一个喉道截面。
具体地，使用三坐标测量机地行扫描前，先建立如图4所示的XY坐标系，再基于该坐标系进行扫描。
四边形构建模块13用于基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形。
具体地，如图4所示，将扫描截面的四个顶点A、B、C、D依次连接，即可得到四边形ABCD。
第一面积获取模块14获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积。
具体地，以图4为例，AB边与A、B两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S1通过将A、B两点之间的扫描轨迹线沿X轴进行积分得到；BC边与B、C两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S2通过将B、C两点之间的扫描轨迹线沿Y轴进行积分得到；CD边与C、D两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S3通过将C、D两点之间的扫描轨迹线沿X轴进行积分得到；DA边与D、A两点之间的扫描轨迹线所界定的面积S4通过将D、A两点之间的扫描轨迹线沿Y轴进行积分得到。
第二面积获取模块15用于根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。
具体地，以图4为例，假设四边形ABCD的面积为S0，则图4中喉道截面的喉道面积S＝S0+S1-S2+S3-S4。
本实施例通过首先控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；而后基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形，并获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；最后根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积，相较于现有技术通过测量关键点数据，并基于关键点数据构造矩形或梯形实现喉道面积测量的方案，能够得到更加精确的喉道面积。
实施例4
本实施例是对实施例3的进一步改进。
具体来说，在本实施列中，所述喉道截面的顶部和底部存在接缝，如图5所示。此时，前述扫描控制模块12控制扫描设备以开线扫描的方式对所述喉道截面进行扫描，得到所述扫描截面，其中所述扫描截面在与所述接缝对应的位置处断开，如图6所示。
在本实施例中，为了后续能够获取到所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，在调吸血第一面积获取模块14之前，所述装置还包括：拟合模块，用于对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处。
优选地，本实施例基于椭圆插值算法，对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，具体过程如下：
将断开处附近至少五组数据带入以下公式(1)，以求解定位椭圆的参数m、n、a、b、α。
Figure BDA0003120025590000091
得到椭圆方程后，根据三坐标扫描点密度值，获取导向器断开处的插值数据。
本实施例通过对所述扫描截面断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处，能够避开导向器连接处接缝，同时结合椭圆插值算法，插值出接缝处的理想数据，最终能够获取比较精确的喉道面积。
实施例5
本实施例提供一种涡轮导向器的喉道面积测量系统，包括：如前述任一实施例所述的喉道面积测量装置以及所述扫描设备。
优选地，所述扫描设备为三坐标测量机。
实施例6
本实施例提供一种电子设备，电子设备可以通过计算设备的形式表现(例如可以为服务器设备)，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中处理器执行计算机程序时可以实现前述任一实施例提供的方法。
图8示出了本实施例的硬件结构示意图，如图8所示，电子设备9具体包括：
至少一个处理器91、至少一个存储器92以及用于连接不同系统组件(包括处理器91和存储器92)的总线93，其中：
总线93包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器92包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)921和/或高速缓存存储器922，还可以进一步包括只读存储器(ROM)923。
存储器92还包括具有一组(至少一个)程序模块924的程序/实用工具925，这样的程序模块924包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
处理器91通过运行存储在存储器92中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本公开实施例1-2所提供的方法。
电子设备9进一步可以与一个或多个外部设备94(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口95进行。并且，电子设备9还可以通过网络适配器96与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器96通过总线93与电子设备9的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备9使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例7
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现实施例1-2所提供的方法的步骤。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本公开还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例1-2所述的方法的步骤。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本公开的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本公开的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本公开的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本公开的保护范围。

Claims (12)

1.一种涡轮导向器的喉道面积测量方法，其特征在于，包括：
确定涡轮导向器的喉道截面；
控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；
基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形；
获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；
根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。
2.根据权利要求1所述的喉道面积测量方法，其特征在于，所述喉道截面的顶部和底部具有接缝；
所述控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面，包括：
控制所述扫描设备以开线扫描方式对所述喉道截面进行扫描，得到所述扫描截面，其中所述扫描截面在与所述接缝对应的位置处断开；
在获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积之前，所述方法还包括：
对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处。
3.根据权利要求2所述的喉道面积测量方法，其特征在于，所述对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合，包括：
基于椭圆插值算法，对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合。
4.根据权利要求1所述的喉道面积测量方法，其特征在于，所述获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，包括：
基于积分算法，获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积。
5.根据权利要求1所述的喉道面积测量方法，其特征在于，所述扫描设备为三坐标测量机。
6.一种涡轮导向器的喉道面积测量装置，其特征在于，包括：
喉道截面确定模块，用于确定涡轮导向器的喉道截面；
扫描控制模块，用于控制预设的扫描设备对所述喉道截面进行扫描，得到扫描截面；
四边形构建模块，用于基于所述扫描截面的四个顶点构建四边形；
第一面积获取模块，用于获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积；
第二面积获取模块，用于根据所述四边形的面积、以及所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积，计算所述喉道截面的面积。
7.根据权利要求6所述的喉道面积测量装置，其特征在于，所述喉道截面的顶部和底部具有接缝；
所述扫描控制模块用于控制所述扫描设备以开线扫描方式对所述喉道截面进行扫描，得到所述扫描截面，其中所述扫描截面在与所述接缝对应的位置处断开；
所述装置还包括：拟合模块，用于在调用所述第一面积获取模块之前，对所述扫描截面断开处的扫描轨迹线进行拟合，并将拟合得到的扫描轨迹线拼接于断开处。
8.根据权利要求7所述的喉道面积测量装置，其特征在于，所述拟合模块基于椭圆插值算法，对所述扫描截面中断开处的扫描轨迹线进行拟合。
9.根据权利要求6所述的喉道面积测量装置，其特征在于，所述第一面积获取模块基于积分算法，获取所述四边形的每条边与对应两个相邻顶点之间的扫描轨迹线所界定的面积。
10.一种涡轮导向器的喉道面积测量系统，包括：
如前述权利要求6-9中任一项所述的喉道面积测量装置以及所述扫描设备。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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