基于引導線的渦輪氣冷葉片伸根建模方法

朱 謙 寧 濤 席 平

(北京航空航天大學 機械工程及自動化學院，北京 100191)

1 問題提出

渦輪是航空發動機最重要的結構件之一，是受高溫、高壓燃氣包圍以高速旋轉并承受高負荷的熱端部件［1］.渦輪氣冷葉片是空心結構零件，內腔供冷氣流通，如圖1所示.其結構形狀與傳熱和冷卻氣流的溫度分布關系密切，外形與氣動性能、強度等有關，因此結構設計十分復雜，是多專業的技術綜合.

從幾何建模角度，渦輪葉片分為3個主要部分:葉身、緣板和榫頭，如圖2所示.葉身和榫頭之間的過渡段稱為伸根.其外表面是一張光滑曲面，內部有通道連接葉身內腔和榫頭內腔，進行結構設計時通道在指定高度上需滿足給定的截面面積要求以控制冷氣的流速和流量.

伸根段設計是設計人員根據經驗多次反復迭代、協調和折衷的過程，設計繁瑣工作量大，直接影響整個渦輪葉片設計周期.利用參數化建模方法進行伸根段過渡曲面構造，可以有效的提高設計效率和設計質量.

圖1 渦輪葉片內腔結構示意圖

圖2 渦輪葉片

文獻［2］針對航空發動機氣冷葉片進行基于特征的參數化方法研究，提出了葉片內腔由內型反相實體表示，整個葉片由外型實體和內型實體使用布爾差運算得到，實現了葉身特征和部分附屬特征的參數化設計，但對伸根的建模方法涉及很少.文獻［3］首先通過直紋面放樣并與平面相交得到中間截面線，再修改中間截面線，最后用蒙皮法生……