本申請(qǐng)涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片的，具體地涉及渦輪葉片的雙層壁葉片，并且更為具體地，涉及一種基于工藝參數(shù)的雙層壁葉片設(shè)計(jì)方法、介質(zhì)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心關(guān)鍵零件之一的空心渦輪葉片，其氣動(dòng)結(jié)構(gòu)和尺寸精度要求高，制造工藝復(fù)雜，制造工作量約占整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的33％，被譽(yù)為“制造業(yè)王冠上的明珠”。

2、目前，下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前進(jìn)口設(shè)計(jì)溫度已近2000攝氏度，為應(yīng)對(duì)不斷升高的渦輪前溫度，以保障渦輪葉片能夠長(zhǎng)期可靠服役在強(qiáng)烈熱沖擊與復(fù)雜循環(huán)熱應(yīng)力的工況條件下，傳統(tǒng)的復(fù)合冷卻空心葉片正在逐漸向雙層壁冷卻結(jié)構(gòu)的高效冷卻葉片發(fā)展。雙層壁結(jié)構(gòu)可將現(xiàn)有復(fù)雜單晶高溫合金空心葉片的承溫能力提升約300℃，具有提高冷效20％-30％的能力，已成為國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)布局的下一代渦輪葉片冷卻結(jié)構(gòu)。

3、當(dāng)前，空心渦輪葉片一般采用單晶凈成形精密鑄造。然而，現(xiàn)有的雙層壁結(jié)構(gòu)以經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)化制造手段，因此具有以下缺點(diǎn)：

4、缺少成形加工的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；并未考慮工藝參數(shù)對(duì)于精度的影響規(guī)律；缺乏對(duì)成形加工變形演化機(jī)理的認(rèn)識(shí)；未有面向成形精度控制的工藝控制方法系統(tǒng)性總結(jié)，等等。

5、因此，在雙層壁葉片的設(shè)計(jì)過程中，從未有效模擬葉片的精鑄過程，未能考慮其在工藝上的可實(shí)現(xiàn)性，也未能考慮葉片在成形過程中的偏差對(duì)葉片冷卻、氣動(dòng)性能以及強(qiáng)度和壽命的影響，從而導(dǎo)致鑄造加工出的葉片可能各項(xiàng)性能指標(biāo)并未達(dá)到預(yù)期，從而造成威脅發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行的嚴(yán)重后果。

6、因此，本領(lǐng)域急需一種新型的雙層壁葉片設(shè)計(jì)方法，該方法能夠綜合考慮工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于精鑄過程的影響，并且在精確模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工制造，從而保證了成形葉片的高質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在標(biāo)識(shí)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以作為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

2、根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供了一種基于工藝參數(shù)的雙層壁葉片設(shè)計(jì)方法，該方法包括以下步驟：步驟s1：基于該雙層壁葉片的尺寸公差約束和工藝限制約束來確定該雙層壁葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)；步驟s2：基于該結(jié)構(gòu)參數(shù)和該工藝參數(shù)執(zhí)行精鑄數(shù)值模擬以生成精鑄模型；步驟s3：基于該精鑄模型來生成該葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)-工藝參數(shù)變形數(shù)據(jù)集；步驟s4：確定該結(jié)構(gòu)參數(shù)-工藝參數(shù)變形數(shù)據(jù)集與該雙層壁葉片的變形之間的映射關(guān)系；步驟s5：基于該映射關(guān)系并結(jié)合該結(jié)構(gòu)參數(shù)來確定基于工藝參數(shù)的葉片模型是否可制造；步驟s6：在確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型可制造的情況下，輸出該基于工藝參數(shù)的葉片模型以供進(jìn)一步分析；以及步驟s7：在該進(jìn)一步分析均符合設(shè)計(jì)要求的情況下，輸出該雙層壁葉片的設(shè)計(jì)模型。

3、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，基于該結(jié)構(gòu)參數(shù)和該工藝參數(shù)執(zhí)行精鑄數(shù)值模擬以生成精鑄模型包括：執(zhí)行一組或多組精鑄數(shù)值模擬；執(zhí)行精鑄試驗(yàn)以驗(yàn)證精鑄數(shù)值模擬結(jié)果；以及執(zhí)行更多組精鑄數(shù)值模擬以生成該精鑄模型。

4、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，確定該結(jié)構(gòu)參數(shù)-工藝參數(shù)變形數(shù)據(jù)集與該雙層壁葉片的變形之間的映射關(guān)系包括：應(yīng)用back?propagation?bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來確定該映射關(guān)系。

5、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)該基于工藝參數(shù)的葉片模型執(zhí)行其他參數(shù)分析以輸出該雙層壁葉片的設(shè)計(jì)模型包括：對(duì)該基于工藝參數(shù)的葉片模型執(zhí)行葉片流、固、熱耦合數(shù)值分析以確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型是否滿足氣動(dòng)和溫度場(chǎng)設(shè)計(jì)要求；以及確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型是否滿足強(qiáng)度以及壽命設(shè)計(jì)要求。

6、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，如果該基于工藝參數(shù)的葉片模型不滿足氣動(dòng)或溫度場(chǎng)設(shè)計(jì)要求，則返回修改該雙層壁葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)并再次確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型是否可制造。

7、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，如果確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型不滿足強(qiáng)度或壽命設(shè)計(jì)要求，則返回修改該雙層壁葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)并再次確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型是否可制造。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型是否滿足氣動(dòng)和溫度場(chǎng)設(shè)計(jì)要求是通過對(duì)改基于工藝參數(shù)的葉片模型執(zhí)行葉片流、固、熱耦合數(shù)值分析來實(shí)現(xiàn)的。

9、根據(jù)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，如果確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型不可制造，則返回修改該雙層壁葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)并再次確定該基于工藝參數(shù)的葉片模型是否可制造。

10、根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，提供了一種其上存儲(chǔ)有指令的計(jì)算機(jī)介質(zhì)，當(dāng)該指令由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的各步驟。

11、根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，提供另一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括：處理器；存儲(chǔ)器，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀程序，其中當(dāng)該計(jì)算機(jī)可讀程序由處理器執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如上所述的方法的各步驟。

12、為能達(dá)成前述及相關(guān)目的，這一個(gè)或多個(gè)方面包括在下文中充分描述并在所附權(quán)利要求中特別指出的特征。以下描述和附圖詳細(xì)闡述了這一個(gè)或多個(gè)方面的某些解說性特征。但是，這些特征僅僅是指示了可采用各種方面的原理的各種方式中的若干種，并且本描述旨在涵蓋所有此類方面及其等效方案。

技術(shù)特征：

1.一種基于工藝參數(shù)的雙層壁葉片設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，基于所述結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述工藝參數(shù)執(zhí)行精鑄數(shù)值模擬以生成精鑄模型包括：

3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，確定所述結(jié)構(gòu)參數(shù)-工藝參數(shù)變形數(shù)據(jù)集與所述雙層壁葉片的變形之間的映射關(guān)系包括：

4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在確定所述基于工藝參數(shù)的葉片模型可制造的情況下，輸出所述基于工藝參數(shù)的葉片模型以供進(jìn)一步分析包括：

5.如權(quán)利要求5所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，確定所述基于工藝參數(shù)的葉片模型是否滿足氣動(dòng)和溫度場(chǎng)設(shè)計(jì)要求是通過對(duì)所述基于工藝參數(shù)的葉片模型執(zhí)行葉片流、固、熱耦合數(shù)值分析來實(shí)現(xiàn)的。

8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

9.一種其上存儲(chǔ)有指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)所述指令由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法的各步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種基于工藝參數(shù)的雙層壁葉片設(shè)計(jì)方法、介質(zhì)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該方法包括：基于雙層壁葉片的尺寸公差約束和工藝限制約束來確定雙層壁葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)；基于結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)執(zhí)行精鑄數(shù)值模擬以生成精鑄模型；基于精鑄模型來生成葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)?工藝參數(shù)變形數(shù)據(jù)集；確定結(jié)構(gòu)參數(shù)?工藝參數(shù)變形數(shù)據(jù)集與雙層壁葉片的變形之間的映射關(guān)系；基于映射關(guān)系并結(jié)合結(jié)構(gòu)參數(shù)來確定基于工藝參數(shù)的葉片模型是否可制造；在確定基于工藝參數(shù)的葉片模型可制造的情況下，輸出基于工藝參數(shù)的葉片模型以供進(jìn)一步分析；以及在進(jìn)一步分析均符合設(shè)計(jì)要求的情況下，輸出雙層壁葉片的設(shè)計(jì)模型。

技術(shù)研發(fā)人員：吳俊男,張屹尚,江有為,侯乃先,孫楊慧,譚智勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19