(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111418763.4 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 清华大学无锡应用技 术研究院 地址 214000 江苏省无锡市滨湖区建 筑西 路777号A3幢13楼 (72)发明人 邵文博　任晓栋　李雪松　顾春伟　 (74)专利代理 机构 无锡盛阳专利商标事务所 (普通合伙) 32227 代理人 顾朝瑞　刘瑞平 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 一种评估压气机叶片局部制造误差影响的 仿真实现方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种评估压气机叶 片局部制造误差影 响的仿真实现方法， 其能够评 估叶片局部制造误差引起的压气机性能变化， 在 满足性能要求的前提下提出叶片局部制造误差 的最高允许值， 为兼顾性能和经济性的叶片制造 工艺流程制定提供指导， 从而降低了叶片生产加 工的成本， 其特征在于： 步骤1、 提取叶片控制截 面和随机生成局部误差； 步骤2、 批量生成带有 误 差的叶片几何模型； 步骤3、 进行批量网格划分； 步骤4、 按原叶片仿真计算的设置参数对带有误 差的叶片几何模型进行批量计算； 步骤5、 批量获 取并分析各性能参数， 得到各性能参数的偏移量 和变化范围； 步骤6， 检查偏移量能否达到但不超 过临界值； 步骤7， 评估叶片局部允许的最大制造 误差。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114091278 A 2022.02.25 CN 114091278 A 1.一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： 步骤1、 提取叶片控制截面和随机生成局部误差； 步骤2、 添加 局部误差 至叶片控制截面， 批量 生成带有误差的叶片几何模型； 步骤3、 对带有误差的叶片几何模型进行批量网格划分； 步骤4、 使用划分好的网格， 按原叶片仿真计算的设置参数对带有误差的叶片几何模型 进行批量计算； 步骤5、 批量获取并分析 各性能参数， 得到各性能参数的偏移量和变化范围； 步骤6、 检查各性能参数的偏移量能否达到但不超过各自的临界值， 若均能， 则进行步 骤7； 否则返回步骤1； 步骤7、 评估叶片局部允许的最大制造误差 。 2.根据权利要求1所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤1中提取叶片控制截面， 具体为： 提取不同叶高截面， 所述的不同叶高截 面为叶片不同高度 处垂直于叶片径向的二维基圆叶型； 对于转子叶片， 在叶片径向高度为 10％、 50％和90％的三个截面上抽取三个叶型， 用于添加局 部误差， 对于静子叶片， 提取叶 片径向高度为5 0％的截面， 用于添加 局部误差 。 3.根据权利要求2所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤1中随机生成局部误差， 具体为： 设置局部误差的抽样空间， 所述抽样空 间的样本服从正态分布， 其概率密度函数为： μ为误差均值， σ 为标准 差； 所述的局部误差包括： 前缘轮廓度误差， 叶身中间部位吸力面轮廓度误差， 叶身中间部 位压力面轮廓度误差， 尾缘轮廓度误差， 几何进口角误差， 几何出 口角误差； 设置上述各局 部误差的误差均值和标准差 。 4.根据权利要求3所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤2中添加局部误差至叶片控制截面， 批量生成带有误差的叶片几何模 型， 具体为： 在不同叶高截面上加入随机生成的局部误差， 然后以原径向积 叠规律积叠误差 截面， 批量 生成带有误差的叶片几何模型。 5.根据权利要求4所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 不同叶高截面加入随机生成的局部误差的区域具体包括： 叶型弦长的前15％作 为前缘轮廓度误差和几何进口角误差添加区域， 弦长的30％ ‑70％作为叶身中部吸力面轮 廓度误差和压力面轮廓度误差添加区域， 弦长的后15％作为尾缘轮廓度误差和几何出口角 误差添加区域； 在不同叶高截面上加入随机生成的局部误差时， 以正弦函数作为误差系数， 所述正弦 函数的自变量范围为(0, π )。 6.根据权利要求5所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤3具体为： 执行脚本文件， 利用AutoGrid软件， 按原叶片网格划分参数， 对新生成的带有误差的叶片几何模型进行批量网格划分 并保存至特定文件夹； 叶片网格划 分时， 对叶身部分网格加密。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114091278 A 27.根据权利要求6所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤4具体为： 执行脚本文件， 将划分好的网格导入CFX软件， 按原叶片仿真 计算的设置参数对带有误差的叶片几何模型进行批量计算并保存计算结果； 所述设置参数 包括： 湍流模型选用SST模型， 转捩模型采用γ ‑Reθ模型， 进口速度， 进口总温， 出口静压， 动 力粘性系数、 导热系数随温度的变化采用Sutherland公式。 8.根据权利要求7所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤5具体为： 步骤5.1、 利用Matlab程序读取步骤4的计算结果并计算性能 参数： 总压损失系数、 等熵效率和喘振裕度； 步骤5.2利用Matlab概率统计分析代码拟合性 能参数的计算结果， 得到上述各性能参数 的均值和各性能参数的标准差， 上述各性能参数 的均值分别与 原叶片对应的性能参数的变化量作为各性能参数的偏移量， 上述各性能参数 的均值加减2倍各性能参数的标准差所 得的置信区间作为各性能参数的变化范围。 9.根据权利要求8所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述步骤6具体为： 步骤6.1、 设置各性能参数的临界值： 总压损失系数偏移量不 超过2％， 等熵效率偏移量不超过0.1％， 喘振裕度偏移量不超过1％； 步骤6.2、 检查各性能 参数的偏移量能否达到但不超过上述各性能参数 的临界值， 若均能， 则进行步骤7； 否则 返 回步骤1， 重新设置局部误差的抽样空间， 随机生成局部误差； 。 10.根据权利要求9所述的一种评估压气机叶片局部制造误差影响的仿真实现方法， 其 特征在于： 所述 步骤7具体为： 取当前设定的局部误差为叶片局部允许的最大制造误差 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114091278 A 3