西北工业大学;中国船舶集团有限公司第七0三研究所孔德海获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学;中国船舶集团有限公司第七0三研究所申请的专利一种应用于涡轮叶片的多孔泡沫肋层板冷却结构设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119358407B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411590521.7,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种应用于涡轮叶片的多孔泡沫肋层板冷却结构设计方法是由孔德海;毕然;刘存良;郭涛;牛夕莹设计研发完成,并于2024-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种应用于涡轮叶片的多孔泡沫肋层板冷却结构设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种应用于涡轮叶片的多孔泡沫肋层板冷却结构设计方法,包括以下内容:步骤1、对多孔泡沫肋层板冷却结构进行参数化,提取几何特征参数;步骤2、确定需要优化的几何参数,给定设计变量的上下区间;步骤3、确定优化目标,构建试验点样本空间;步骤4、建立多目标优化参数值和几何特征参数间的代理模型;步骤5、在优化目标下利用所述代理模型和NSGA‑II非支配遗传多目标优化算法进行寻优,获得满足优化目标的多孔泡沫肋层板结构的几何参数设计值,从而获得最优的多孔泡沫肋层板冷却结构。该方法解决了现有设计方法难以找到最优设计、设计效率低的问题。
本发明授权一种应用于涡轮叶片的多孔泡沫肋层板冷却结构设计方法在权利要求书中公布了:1.一种应用于涡轮叶片的多孔泡沫肋层板冷却结构设计方法,其特征在于,包括以下内容: 步骤1、提取真实工况下涡轮导向叶片双层壁构型的最小单元冷却结构,对多孔泡沫肋层板冷却结构进行参数化,获得其特征几何参数;所述步骤1中的特征几何参数包括多孔泡沫肋孔隙率、孔密度、肋高和肋间距、冲击孔和气膜孔; 步骤2、从所述特征几何参数中,选定可优化的特征几何参数作为优化的设计变量,给定设计变量的上下区间; 步骤3、确定以多孔泡沫肋层板复合冷却结构的优化目标,在所述设计变量的上下区间内改变其设计值,构建试验点样本空间; 其中,以最大的面平均综合冷却效率和最小的压力损失系数Cp作为多目标优化函数; 步骤4、通过试验点进行数值计算,获得不同样本点下的多目标优化参数值,根据样本空间,建立多目标优化参数值和几何特征参数间的代理模型; 通过增加试验样本点,进行数值模拟并与代理模型所预测的结果进行比较,验证所述代理模型的数值精度: 如果所述代理模型的精度小于设定值,则增加样本点个数重新建立代理模型,直至代理模型的精度满足设计要求; 所述步骤4中获得不同样本点下的多目标优化参数值的具体方法为: 步骤4.1、对多孔泡沫肋区域和双层壁结构进行几何建模; 步骤4.2、对多孔泡沫肋双层壁结构的流体域和固体域进行网格划分且在近壁面及流固交界面进行局部加密处理; 步骤4.3、采用基于雷诺平均的方法并耦合湍流模型求解三维可压缩流体质量、动量和能量守恒方程和固体域的三维热传导方程,从而获得不同特征几何参数下的多孔泡沫肋层板冷却结构中的流场和温度场特性; 步骤4.4、对获得的数值计算结果进行后处理,获得不同样本点下多孔泡沫肋层板结构的多目标优化参数值; 步骤5、在最小的压力损失系数Cp小于等于限制值、及最大的面平均综合冷却效率最高的优化目标下,利用所述代理模型和NSGA-II非支配遗传多目标优化算法进行寻优,获得满足优化目标的多孔泡沫肋层板结构的几何参数设计值,从而获得最优的多孔泡沫肋层板冷却结构。
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