一种机匣安装边泄露量计算方法、系统及存储介质

1.本发明涉及航空发动机技术领域，更具体地涉及一种机匣安装边泄露量计算方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.机匣是航空发动机的重要零件之一，是发动机上的主要承力部件。为了方便安装和维修，航空发动机机匣一般采用的是分段式的，段与段之间使用安装边进行连接。同时，发动机内部的气体也会从机匣安装边泄露，造成发动机性能的损失。机匣安装边的间隙极小，只有几十微米，间隙的流动受到安装边粗糙度的影响极大。粗糙度造成的微观接触间隙高度相对于总体结构的尺寸差异悬殊，这给航空发动机机匣安装边的泄漏量计算造成了极大困难。因此，有必要提供一种机匣安装边泄露量计算方法、系统及存储介质。


技术实现要素：

3.本说明书实施例的第一方面公开了一种机匣安装边泄露量计算方法，包括如下步骤：
4.步骤s1.基于航空发动机机匣安装边的结构参数，使用三维建模软件建立安装边三维几何模型；
5.步骤s2.对所述安装边三维几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边模型；
6.步骤s3.获取所述安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布；
7.步骤s4.基于所述压力分布和所述间隙分布，采用等效替代的方法，确定安装边泄露通道高度分布数值；
8.步骤s5.基于所述安装边泄露通道高度分布数值，使用三维建模软件建立安装边泄露通道几何模型；
9.步骤s6.对所述安装边泄露通道几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边泄露通道模型；
10.步骤s7.获取所述安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。
11.在一些实施例中，步骤s2中，使用结构六面体网格的有限元法对机匣和安装边进行网格划分，使用非结构四面体网格和结构六面体网格共同存在的有限元法对螺栓进行网格划分。
12.在一些实施例中，步骤s3中，所述安装边模型的约束边界条件为机匣一端固定约束，所述安装边模型的载荷边界条件为机匣内壁施加内部气体压力。
13.在一些实施例中，步骤s4包括：
14.步骤s41.基于所述压力分布，将安装边接触面上各网格节点的接触压力转换为对应的接触间隙高度，转换公式如下所示：
[0015][0016]
其中，hs为接触间隙高度，h0为初始间隙高度，p为接触压力，rc为材料的密封性能参数；
[0017]
步骤s42.在相同网格节点上，将步骤s41确定的接触间隙高度与所述间隙分布比较，保留两者之间的最大值作为考虑粗糙度的接触间隙高度hs；
[0018]
步骤s43.基于所述考虑粗糙度的接触间隙高度hs，进行等效替代，确定不考虑粗糙度的接触间隙高度hd，等效替代公式如下所示：
[0019][0020]
其中，φ为流量因子；
[0021]
步骤s44.重复步骤s42和步骤s43，历遍所有安装边接触面上的网格节点，最终确定安装边接触面上各网格节点对应的接触间隙高度hd数值，即为安装边泄露通道高度分布数值。
[0022]
在一些实施例中，步骤s41中，材料的密封性能参数rc的计算公式如下所示：
[0023]
rc＝24.37p
0.4246
p≤90mpa
[0024]
rc＝193.3-0.0021(p-206.5)2p＞90mpa；
[0025]
其中，p为接触压力。
[0026]
在一些实施例中，步骤s43中，流量因子φ的计算公式如下所示：
[0027][0028]
σ为表面粗糙度轮廓均方根偏差，t为界面粗糙度的自相关系数，hs为接触间隙高度。
[0029]
在一些实施例中，步骤s6中，使用结构六面体网格的有限元法对安装边泄露通道几何模型进行网格划分。
[0030]
在一些实施例中，步骤s7中，所述安装边泄露通道模型的边界条件为：
[0031]
所述安装边泄露通道模型的内侧设置为压力入口，压力设置为预设的压力；所述安装边泄露通道模型的外侧设置为压力出口，压力设置为大气压力；所述安装边泄露通道模型的上下两面设置为壁面，且左右两侧设置为对称边界。
[0032]
本说明书实施例的第二方面公开了一种机匣安装边泄露量计算系统，包括：
[0033]
第一三维建模模块，用于基于航空发动机机匣安装边的结构参数，建立安装边三维几何模型；
[0034]
第一网格划分模块，用于对所述安装边三维几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边模型；
[0035]
压力/间隙分布确定模块，用于获取所述安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布；
[0036]
高度分布数值确定模块，用于基于所述压力分布和所述间隙分布，采用等效替代的方法，确定安装边泄露通道高度分布数值；
[0037]
第二三维建模模块，用于基于所述安装边泄露通道高度分布数值，使用三维建模软件建立安装边泄露通道几何模型；
[0038]
第二网格划分模块，用于对所述安装边泄露通道几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边泄露通道模型；以及
[0039]
泄漏量确定模块，用于获取所述安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。
[0040]
本说明书实施例的第三方面公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取所述计算机指令时，所述计算机执行如上所述的机匣安装边泄露量计算方法。
[0041]
本说明书的上述实施例至少可以实现以下有益效果：
[0042]
1.考虑了安装边接触面粗糙度的影响，定量计算出安装边的泄漏量，计算结果准确可靠；2.通过仿真计算的方式定量计算出安装边的泄漏量，而不需要实际制造实际产品来进行验证，可以节省原材料，降低研发成本；3.可用于粗糙接触面的定量计算，不仅对航空发动机的性能评估有巨大的帮助，还能为航空发动机机匣安装边的结构优化提供理论依据与技术指导。
附图说明
[0043]
图1为本说明书一些实施例中所涉及的机匣安装边泄露量计算系统的应用场景图。
[0044]
图2为本说明书一些实施例中所涉及的机匣安装边泄露量计算系统的模块示意图。
[0045]
图3为本说明书一些实施例中所涉及的机匣安装边泄露量计算方法的步骤示意图。
[0046]
图4为本说明书一些实施例中所涉及的安装边泄露通道高度分布数值确定方法的步骤示意图。
[0047]
图5为本说明书一些实施例中所涉及的航空发动机机匣几何模型的示意图。
[0048]
图6为本说明书一些实施例中所涉及的航空发动机机匣安装边的模型示意图。
[0049]
图7为本说明书一些实施例中所涉及的航空发动机机匣安装边的结构示意图。
[0050]
图8为本说明书一些实施例中所涉及的机匣内径和机匣外径的结构示意图。
[0051]
图9为本说明书一些实施例中所涉及的航空发动机机匣安装边网格模型的示意图。
[0052]
图10为本说明书一些实施例中所涉及的航空发动机机匣安装边的约束边界条件和载荷边界条件的施加位置的示意图。
[0053]
图11为本说明书一些实施例中所涉及的安装边表面接触压力分布的示意图。
[0054]
图12为本说明书一些实施例中所涉及的安装边表面接触间隙高度分布的示意图。
[0055]
图13为本说明书一些实施例中所涉及的泄露通道高度的示意图。
[0056]
图14为本说明书一些实施例中所涉及的等效泄露通道模型及其边界条件的示意图。
[0057]
图15为本说明书一些实施例中所涉及的泄露量随内压变化的示意图。
[0058]
附图标记：
[0059]
100、机匣安装边泄露量计算系统的应用场景图；110、处理设备；120、网络；130、存储器；140、显示器；150、输入设备；
[0060]
200、机匣安装边泄露量计算系统；210、第一三维建模模块；220、第一网格划分模块；230、压力/间隙分布确定模块；240、高度分布数值确定模块；250、第二三维建模模块；260、第二网格划分模块；270、泄漏量确定模块；
[0061]
601、上机匣；602、下机匣；603、垫片；604、螺栓；
[0062]
1001为固定约束的位置，1002为压力的施加位置，1003为循环对称约束的位置；
[0063]
1401为壁面，1402为对称边界；
[0064]
l为机匣长度，d1为机匣内径，d3为机匣外径，d2为螺栓孔中心轴线处直径，m1为安装边高度，m2为垫片竖板宽度，m3为垫片底板宽度，n1为安装边厚度，n2为垫片竖板厚度，n3为垫片底板厚度。
具体实施方式
[0065]
下面结合附图进一步详细描述本说明书的技术方案，但本说明书的保护范围不局限于以下所述。
[0066]
为使本说明书实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施方式中的附图，对本说明书实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本说明书一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本说明书中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本说明书保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本说明书的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本说明书的范围，而是仅仅表示本说明书的选定实施方式。基于本说明书中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本说明书保护的范围。
[0067]
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
[0068]
请参阅说明书附图，图中所示者为本发明所选用的实施例结构，此仅供说明之用，在专利申请上并不受此种结构的限制。
[0069]
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性机匣安装边泄露量计算系统系统的示例性应用场景的示意图。机匣安装边泄露量计算系统可以用于进行机匣安装边泄露量计算。
[0070]
如图1所示，在一些实施例中，机匣安装边泄露量计算系统的应用场景图100可以包括处理设备110、网络120、存储器130、显示器140和输入设备150。
[0071]
处理设备110可以处理从网络120和/或存储器130和/或输入设备150获得的数据和/或信息。例如，处理设备110可以从网络120获取航空发动机机匣安装边的结构参数，建立安装边三维几何模型。又例如，处理设备110可以从存储器130获取安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布。又例如，处理设备110可以从输入设备150获取用户直接通过输入设备150输入的安装边泄露
通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。在一些实施例中，处理设备110可以处理与机匣安装边泄露量计算相关的数据和/或指令以执行本说明书描述的一个或多个功能。
[0072]
在一些实施例中，处理设备110可以是单个的服务器或者服务器群。服务器群可以是集中式的或分布式的(例如，处理设备110可以是分布式系统)。在一些实施例中，处理设备110可以是本地的或远程的。例如，处理设备110可以通过网络120访问存储在存储器130中的信息和/或数据。再例如，处理设备110可以直接连接到网络120和/或存储器130以访问存储的信息和/或数据。再例如，处理设备110可以直接连接到输入设备150直接获取信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备110可以通过云平台实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、云之间、多重云等或其任意组合。
[0073]
在一些实施例中，处理设备110可以包括一个或多个处理器(例如，单核处理器或多核处理器)。处理设备110可以为执行存储介质存储的计算机指令的计算机，以实现机匣安装边泄露量计算方法。
[0074]
网络120可以用于促进信息和/或数据的交换。在一些实施例中，处理设备110和存储器130可以通过网络120进行通信。例如，处理设备110可以通过网络120从存储器130获取数据。在一些实施例中，网络120可以为任意形式的有线或无线网络或其任意组合。
[0075]
存储器130可存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储器130可存储从处理设备110和/或网络120和/或输入设备150等组件获取的数据/信息。例如，存储器130可以存储由输入设备150输入的数据和/或指令，和/或由处理设备110通过网络120采集的与机匣安装边泄露量计算相关的数据。在一些实施例中，存储器130可以存储由处理设备110执行或使用以完成本说明书中描述的机匣安装边泄露量计算方法的数据和/或指令。
[0076]
在一些实施例中，存储器130可以连接到网络120以与处理设备110通信。处理设备110可以通过网络120访问存储器130中存储的数据或指令。在一些实施例中，存储器130可以与处理设备110直接连接或通信。在一些实施例中，存储器130可以是处理设备110的一部分。
[0077]
显示器140可以用于显示数据交互过程中的相关数据和/或信息，和/或显示安装边三维几何模型和/或网格化的安装边模型和/或安装边接触面上的压力分布情况和间隙分布情况和/或安装边泄露通道几何模型和/或网格化的安装边泄露通道模型。例如，显示器140可以用于显示与机匣安装边泄露量计算相关的数据，和/或计算出来的最后结果，即安装边的泄漏量。又例如，显示器140可以用于显示航空发动机机匣几何模型示意图和/或航空发动机机匣安装边模型示意图和/或航空发动机机匣安装边结构示意图和/或航空发动机机匣安装边网格模型示意图和/或航空发动机机匣安装边的约束边界条件和载荷边界条件的施加位置示意图和/或安装边表面接触压力分布示意图和/或安装边表面接触间隙高度分布示意图和/或泄露通道高度示意图和/或等效泄露通道模型及其边界条件示意图和/或泄露量随内压变化的示意图。在一些实施例中，显示器140可以是处理设备110的一部分。显示器140可以作为计算结果的输出设备。
[0078]
输入设备150可以通过网络120或直接连接到处理设备110，以输入与机匣安装边泄露量计算相关的数据和/或指令，和/或控制处理设备110执行机匣安装边泄露量计算方法。在一些实施例中，输入设备150可以包括键盘、鼠标、手机、平板电脑、笔记本电脑等设备
中的一种或多种。在一些实施例中，输入设备150可以是处理设备110的一部分。在一些实施例中，输入设备150为键盘和/或鼠标，用户通过键盘和/或鼠标控制处理设备110从网络120获取航空发动机机匣安装边的结构参数和/或安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件和/或安装边泄露通道模型的边界条件。
[0079]
图2是根据本说明书一些实施例所示的示例性机匣安装边泄露量计算系统的模块图。
[0080]
如图2所示，机匣安装边泄露量计算系统200可以包括第一三维建模模块210、第一网格划分模块220、压力/间隙分布确定模块230、高度分布数值确定模块240、第二三维建模模块250、第二网格划分模块260和泄漏量确定模块270。
[0081]
第一三维建模模块210，用于建立安装边三维几何模型。在一些实施例中，第一三维建模模块210可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令以及航空发动机机匣安装边的结构参数，建立安装边三维几何模型。在一些实施例中，第一三维建模模块210可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制第一三维建模模块210，基于航空发动机机匣安装边的结构参数，建立安装边三维几何模型。在一些实施例中，第一三维建模模块210可以包括ug、catia和sodiworks等建模软件中的一种或多种。
[0082]
第一网格划分模块220，用于对安装边三维几何模型进行网格划分。在一些实施例中，第一网格划分模块220可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令对安装边三维几何模型进行网格划分。在一些实施例中，第一网格划分模块220可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制第一网格划分模块220，对安装边三维几何模型进行网格划分。在一些实施例中，第一网格划分模块220可以包括adina、woerbench、abaqus等有限元分析软件中的一种或多种。
[0083]
压力/间隙分布确定模块230用于获取安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布。在一些实施例中，压力/间隙分布确定模块230可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令获取安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布。在一些实施例中，压力/间隙分布确定模块230可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制压力/间隙分布确定模块230，输入安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布。在一些实施例中，压力/间隙分布确定模块230可以包括adina、woerbench、abaqus等有限元分析软件中的一种或多种。
[0084]
高度分布数值确定模块240用于基于压力分布和间隙分布，采用等效替代的方法，确定安装边泄露通道高度分布数值。在一些实施例中，高度分布数值确定模块240可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令以及压力分布和间隙分布，采用等效替代的方法，确定安装边泄露通道高度分布数值。在一些实施例中，高度分布数值确定模块240可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制高度分布数值确定模块240，基于压力分布和间隙分布，采用等效替代的方法，确定安装边泄露通道高度分布数值。
[0085]
第二三维建模模块250，用于建立安装边泄露通道几何模型。在一些实施例中，第二三维建模模块250可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令以及安装边泄露通道高度分布数值，建立安装边泄露通道几何模型。在一些实施例中，第二三维建模模块250
可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制第二三维建模模块250，基于安装边泄露通道高度分布数值，建立安装边泄露通道几何模型。在一些实施例中，第二三维建模模块250可以包括ug、catia和sodiworks等建模软件中的一种或多种。
[0086]
第二网格划分模块260，用于对安装边泄露通道几何模型进行网格划分。在一些实施例中，第二网格划分模块260可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令对安装边泄露通道几何模型进行网格划分。在一些实施例中，第二网格划分模块260可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制第二网格划分模块260，对安装边泄露通道几何模型进行网格划分。在一些实施例中，第二网格划分模块260可以包括adina、woerbench、abaqus等有限元分析软件中的一种或多种。
[0087]
泄漏量确定模块270用于获取安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。在一些实施例中，泄漏量确定模块270可以与处理设备110通信，根据处理设备110的指令获取安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。在一些实施例中，泄漏量确定模块270可以与输入设备150通信，用户通过输入设备150控制泄漏量确定模块270，输入安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。在一些实施例中，泄漏量确定模块270可以包括adina、woerbench、abaqus等有限元分析软件中的一种或多种。
[0088]
在一些实施例中，处理设备110可以包括存储介质，存储有用于进行机匣安装边泄露量计算的计算机指令。
[0089]
在一些实施例中，处理设备110可以与存储器130和/或存储介质通信，执行计算机指令并控制第一三维建模模块210、第一网格划分模块220、压力/间隙分布确定模块230、高度分布数值确定模块240、第二三维建模模块250、第二网格划分模块260、泄漏量确定模块270中的一个或多个模块进行工作，以实现机匣安装边泄露量计算方法。
[0090]
图3是根据本说明书一些实施例所示的示例性机匣安装边泄露量计算方法的步骤图。
[0091]
步骤s1.基于航空发动机机匣安装边的结构参数，使用三维建模软件建立安装边三维几何模型。
[0092]
在一些实施例中，步骤s1可以由第一三维建模模块210执行。
[0093]
在一些实施例中，航空发动机机匣的结构参数可以包括：机匣长度、机匣内径、机匣外径、螺栓孔中心轴线处直径、安装边厚度、螺栓个数、安装边长度、垫片长度、垫片高度、安装边厚度和垫片厚度中的一个或多个结构参数。
[0094]
安装边指的是：分段式航空发动机机匣的段与段之间的用于连接的边为安装边。
[0095]
安装边三维几何模型指的是：安装边的三维模型。
[0096]
在一些实施例中，三维建模软件可以使用ug、catia和sodiworks中的一种或多种。
[0097]
步骤s2.对安装边三维几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边模型。
[0098]
在一些实施例中，步骤s2可以由第一网格划分模块220执行。
[0099]
在一些实施例中，使用结构六面体网格的有限元法对机匣和安装边进行网格划分，使用非结构四面体网格和结构六面体网格共同存在的有限元法对螺栓进行网格划分。
[0100]
结构六面体网格的有限元法指的是：完全采用结构六面体单元对机匣和安装边进行网格划分。
[0101]
非结构四面体网格和结构六面体网格共同存在的有限元法指的是：采用结构六面体单元和非结构四面体单元进行网格划分。
[0102]
网格化的安装边模型指的是：采用有限元法对安装边三维模型进行网格划分后得到的模型。
[0103]
步骤s3.获取安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布。
[0104]
在一些实施例中，步骤s3可以由压力/间隙分布确定模块230执行。
[0105]
在一些实施例中，安装边模型的约束边界条件为机匣一端固定约束。
[0106]
在一些实施例中，安装边模型的载荷边界条件为机匣内壁施加内部气体压力。
[0107]
安装边接触面上的压力分布指的是：安装边接触面上的压力大小分布情况。
[0108]
安装边接触面上的间隙分布指的是：安装边接触面上的间隙高度分布情况。
[0109]
步骤s4.基于压力分布和间隙分布，采用等效替代的方法，确定安装边泄露通道高度分布数值。
[0110]
在一些实施例中，步骤s4可以由高度分布数值确定模块240执行。
[0111]
图4是根据本说明书一些实施例所示的示例性安装边泄露通道高度分布数值确定方法的步骤图。
[0112]
安装边泄露通道高度分布数值确定方法详见如下关于步骤s41～步骤s44的说明内容。
[0113]
在一些实施例中，步骤s4包括：
[0114]
步骤s41.基于压力分布，将安装边接触面上各网格节点的接触压力转换为对应的接触间隙高度，转换公式如下公式(1)所示；
[0115][0116]
其中，hs为接触间隙高度，h0为初始间隙高度，p为接触压力，rc为材料的密封性能参数；
[0117]
材料的密封性能参数rc的计算公式如下公式(2)所示；
[0118]
rc＝24.37p
0.4246
p≤90mpa
[0119]
rc＝193.3-0.0021(p-206.5)2p＞90mpa公式(2)
[0120]
步骤s42.在相同网格节点上，将步骤s41确定的接触间隙高度与间隙分布比较，保留两者之间的最大值作为考虑粗糙度的接触间隙高度hs；
[0121]
步骤s43.基于考虑粗糙度的接触间隙高度hs，进行等效替代，确定不考虑粗糙度的接触间隙高度hd，等效替代公式如下公式(3)所示；
[0122][0123]
其中，φ为流量因子；
[0124]
流量因子φ的计算公式如下公式(4)所示：
[0125]
[0126]
其中，σ为表面粗糙度轮廓均方根偏差，t为界面粗糙度的自相关系数，hs为接触间隙高度；
[0127]
步骤s44.重复步骤s42和步骤s43，历遍所有安装边接触面上的网格节点，最终确定安装边接触面上各网格节点对应的接触间隙高度hd数值，即为安装边泄露通道高度分布数值。
[0128]
接触间隙高度指的是：安装边接触面的间隙高度。
[0129]
初始间隙高度指的是：其含义为两粗糙表面刚开始接触但不产生相互作用力时的间隙高度，其数值大小为3σ。
[0130]
接触压力指的是：两个接触的表面间的压力。
[0131]
材料的密封性能参数指的是：由材料类型和所受到的压力决定的一个系数。
[0132]
流量因子指的是：具有相同长度、宽度和间隙高度的两个平行粗糙表面之间的泄漏量与两个平行光滑表面之间的泄漏量的比值。
[0133]
界面粗糙度的自相关系数指的是：用来描述粗糙表面轮廓指数自相关特性的参数，其值越大粗糙表面越顺滑。
[0134]
安装边泄露通道高度分布数值指的是：经计算得到的安装边等效泄露通道在两个安装边接触表面之间的高度分布。
[0135]
步骤s5.基于安装边泄露通道高度分布数值，使用三维建模软件建立安装边泄露通道几何模型。
[0136]
在一些实施例中，步骤s5可以由第二三维建模模块250执行。
[0137]
在一些实施例中，三维建模软件可以使用ug、siemens nx、catia和sodiworks中的一种或多种。
[0138]
安装边泄露通道几何模型指的是：通过安装边泄露通道在两个安装边接触表面之间的高度分布建立的安装边泄露通道三维实体模型。
[0139]
步骤s6.对安装边泄露通道几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边泄露通道模型。
[0140]
在一些实施例中，步骤s6可以由第二网格划分模块260执行。
[0141]
在一些实施例中，使用结构六面体网格的有限元法对安装边泄露通道几何模型进行网格划分。
[0142]
网格化的安装边泄露通道模型指的是：采用有限元法对安装边泄露通道三维实体模型进行网格划分得到的可以进行计算的有限元模型。
[0143]
步骤s7.获取安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。
[0144]
在一些实施例中，步骤s7可以由泄漏量确定模块270执行。
[0145]
在一些实施例中，安装边泄露通道模型的边界条件为：
[0146]
安装边泄露通道模型的内侧设置为压力入口，压力设置为预设的压力；安装边泄露通道模型的外侧设置为压力出口，压力设置为大气压力；安装边泄露通道模型的上下两面设置为壁面，且左右两侧设置为对称边界。
[0147]
安装边的泄漏量指的是：机匣内的气体每分钟内从安装边向外泄露的气体升数，单位为min/l(分钟每升)。
[0148]
基于上述实施例，在一具体实施例中，一种机匣安装边泄露量计算方法，包括如下：
[0149]
步骤1：基于航空发动机机匣安装边的结构参数，使用ug和/或catia和/或sodiworks三维建模软件建立安装边三维几何模型。
[0150]
本实施方式中，航空发动机机匣的结构如图5所示，该航空发动机机匣由96个螺栓604进行连接，整个航空发动机机匣为回转体结构。为了便于详细地了解航空发动机机匣的具体结构，取1/96的航空发动机机匣结构进行分析，如图6、图7和图8所示。由图6、图7和图8可知，航空发动机机匣可以包括上机匣601、下机匣602、垫片603和螺栓604，其中垫片603的作用是减少安装边的泄露。航空发动机机匣安装边的结构也在图6、图7和图8中进行了标注。航空发动机机匣的结构参数可以包括：机匣长度、机匣内径、机匣外径、螺栓孔中心轴线处直径、安装边厚度、螺栓个数、安装边长度、垫片长度、垫片高度、安装边厚度和垫片厚度中的一个或多个结构参数。
[0151]
各个结构参数的具体数值举例为：机匣长度l为100mm，机匣内径d1为640mm，机匣外径d3为740mm，螺栓孔中心轴线处直径d2为720mm，螺栓个数为96，安装边高度m1为18mm，垫片竖板宽度m2为21.5mm，垫片底板宽度m3为17mm，安装边厚度n1为5mm，垫片竖板厚度n2为3mm，垫片底板厚度n3为3.5mm。其中，由于垫片为一个环形结构，则m1表示为安装边高度，m2和m3分别表示为垫片竖板宽度和垫片底板宽度。
[0152]
步骤2：采用有限元法对安装边三维几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边模型。
[0153]
本实施方式中，使用woerbench和/或abaqus软件采用有限元法对安装边三维几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边模型具体过程如下：采用结构六面体网格的有限元法对机匣和安装边进行网格划分，采用非结构四面体网格和结构六面体网格共同存在的有限元法对螺栓604进行划分。网格化的安装边模型如图9所示。
[0154]
步骤3：设定网格划分后的安装边模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，确定安装边接触面上的压力分布和间隙分布。
[0155]
本实施方式中，由于航空发动机机匣在实验和工作过程中都是固定的，因此设定安装边模型约束边界条件为上机匣601一端固定约束。此外，由于航空发动机机匣是回转体结构，只需选择其1/96模型，并在其两侧施加循环对称约束就可以确定与整体模型相同的结果，同时也能极大的减少计算量。载荷边界条件为机匣内壁施加内部气体压力，范围为0.2-0.5mpa。约束边界条件和载荷边界条件的施加位置如图10所示，箭头1001所指的是固定约束的位置，箭头1002所指的是压力的施加位置，箭头1003所指的是循环对称约束的位置。
[0156]
有限元计算确定的安装边表面接触压力分布如图11所示。接触压力分布中，螺栓孔处的压力最大，为166.8mpa，且随着距螺栓孔的距离增加而接触压力逐渐减小，说明计算确定的压力分布合理，且距螺栓孔越远，其泄露通道就越大。
[0157]
有限元计算确定的安装边表面接触间隙高度分布如图12所示。接触间隙高度分布中，在安装边内侧的高度最大，为11.46μm，并且接触间隙高度从内向外逐渐减小，说明在内侧处的安装边并未接触上，还存在一定的间隙。
[0158]
本实施例针对的是三层螺栓连接的航空发动机机匣安装边结构，共有两个接触
面，但两个接触面的接触压力的分布和变化规律基本一致，因此，只取上机匣601的接触面进行分析。螺栓孔处的间隙特别小，难以形成有效的泄露通道，几乎无泄露，因此不考虑螺栓孔的泄露情况。
[0159]
步骤4：导出接触面各网格节点上的压力分布和间隙分布，综合考虑二者，采用等效替代的方法，确定能够考虑接触面粗糙度的安装边泄露间隙等效高度分布数值。
[0160]
本实施方式中，有限元所计算的接触间隙高度并未考虑接触面的粗糙度情况，即使两个表面已经相接触，在考虑粗糙度的情况下，两个接触表面间还是存在流体可以通过的通道。因此本实施例通过导出接触面上各网格节点的压力，再将压力转换为对应的接触间隙高度，压力p和接触间隙高度的转化公式如公式(1)所示；
[0161]
公式(1)中，p为接触压力，hs为接触间隙高度，h0为初始间隙高度，h0数值为3倍的σ，σ为表面粗糙度轮廓均方根偏差，本实施例所研究的接触面σ为4μm，rc为材料的密封性能参数，rc的计算公式如公式(2)所示；基于接触压力p确定的接触间隙高度hs是考虑粗糙度的，需要对其进行进一步处理(即后续的等效替代)。
[0162]
由图11可知，在靠近接触面内侧的区域存在大片的接触压力为0的区域，同时由图12可知该区域存在10μm左右的间隙。综上，该区域的间隙高度hs应该以间隙的有限元计算值为准。具体的处理方式为，将相同网格节点上，基于接触压力p确定的接触间隙高度与通过有限元确定的接触间隙高度作比较，保留二者之间的最大值(最大值用于后续等效替代)。
[0163]
考虑粗糙度的接触间隙高度hs可以通过流量与不考虑粗糙度的接触间隙高度hd进行等效，二者之间的关系如公式(3)所示；
[0164]
公式(3)中φ为流量因子，其计算公式如公式(4)；
[0165]
公式(4)中σ为界面表面粗糙度轮廓均方根偏差，本实施例所研究的接触面σ为4μm，t为界面粗糙度的自相关系数，本实施例所研究的接触面t为1μm。最后确定的等效接触间隙高度hd，在接触面上的分布如图13所示。由于接触表面的状况沿径向对称分布，因此只显示了一半的等效接触高度分布。此外，图13的坐标轴不是等比例的，等效接触间隙的高度实际上远小于其模型的长度和宽度，图13作示意用。
[0166]
步骤5：将安装边泄露通道高度分布数值导入到ug和/或catia和/或sodiworks三维建模软件中建立其三维几何模型。
[0167]
本实施方式中，将步骤4中确定的等效接触间隙高度按其坐标位置导入到ug，再通过软件的功能，使用点生成曲面，然后拉伸、剪切，最后确定如图14所示的等效泄露通道模型。
[0168]
步骤6：采用有限元法对安装边泄露通道几何模型进行网格划分，确定网格化的安装边泄露通道模型。
[0169]
本实施方式中，使用woerbench和/或abaqus软件采用结构六面体网格的有限元法对安装边泄露通道几何模型进行网格划分，网格划分时，在泄露通道的高度方向设置为两层。
[0170]
步骤7：设定网格划分后的安装边泄露通道模型的边界条件，并进行求解计算，确定安装边的泄漏量。
[0171]
本实施方式中，安装边泄露通道模型内侧设置为压力入口，压力设置为预设的压
力，数值为0.2-0.5mpa。安装边泄露通道模型外侧设置为压力出口，压力设置为大气压力。如图14所示，安装边泄露通道模型的上下两面设置为壁面1401，左右两侧设置为对称边界1402。
[0172]
有限元计算确定为一扇区(1/96)的半个接触面的泄漏量，结果乘以2为一个接触面的泄漏量，再乘以2为一扇区的泄漏量，再乘以96为整个航空发动机机匣安装边的泄漏量。综上，有限元计算所得的泄漏量结果乘以384为航空发动机机匣安装边的泄漏量。最后确定的泄露量随内部压力的变化曲线如图15所示。
[0173]
在一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储计算机指令，当计算机读取计算机指令时，计算机执行如上描述的机匣安装边泄露量计算方法。
[0174]
以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。
[0175]
同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例有关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0176]
此外，本领域的普通技术人员可以理解，本技术的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。因此，本技术的各个方面可以完全由硬件实施、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微代码等)实施、也可以由硬件和软件组合实施。以上硬件或软件均可被称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本技术的各方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，其中计算机可读程序代码包含在其中。
[0177]
本技术各部分操作所需的计算机程序代码可以用任意一种或以上程序设计语言编写，包括如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c 、c#、vb.net、python等的面向对象程序设计语言、如c程序设计语言、visualbasic、fortran2103、perl、cobol2102、php、abap的常规程序化程序设计语言、如python、ruby和groovy的动态程序设计语言或其它程序设计语言等。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(lan)或广域网(wan)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(saas)。
[0178]
此外，除非权利要求中明确说明，本技术所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本技术流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本技术实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。
[0179]
同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图
或对其的描述中。然而，本技术的该方法不应被解释为反映所申明的客体需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。