(19)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 202210810174.9 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路 (72)发明人 杜昆　王睿　白晓辉　刘存良　 孟宪龙　 (74)专利代理 机构 西安凯多 思知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61290 专利代理师 云燕春 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于修正曲面热端部件综合冷却效率 模化理论的方法 (57)摘要 本发明一种用 于修正曲面热端部件综合冷 却效率模化理论的方法， 属于航空发动机和燃气 涡轮发动机涡轮热分析领域； 首先， 结合已有的 热端部件综合冷却效率模化理论， 指出该理论和 计算式中在高曲率区域应用不合理的原因； 其 次， 将一维导热模型与圆柱坐标系以及理论模型 相结合进行推导； 最后， 根据无量纲化理论以及 特征准则数的定义， 得到修正后的综合冷却效率 计算表达式， 对 热端部件综合冷却效率模化理论 提供在高曲率区域适用的修正方法。 本发明出发 点是圆柱 坐标系下一维导热模型， 通过无量纲化 热分析的手段得到了在一维半无限大模型不适 用条件下的综合冷却效率计算公 式， 实现了在曲 率较大的区域进行综合冷效模化分析的合理性 与准确性。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115329687 A 2022.11.11 CN 115329687 A 1.一种用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征在于具体步骤如 下： 步骤一： 结合已有的热端部件综合冷却效率模化理论， 推导综合冷却效率表达式； 步骤二： 利用柱坐标对步骤一得到的计算式重新进行定义与推导； 步骤三： 对受冷气冲击的气膜冷却壁 面进行边界条件设置； 步骤四： 控制方程进行积分求 解； 步骤五： 综合冷却效率 修正关系式的导出。 2.根据权利要求1所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征 在于： 所述 步骤一中， 综合冷却效率表达式如下： 式中， 为绝热冷却效率； 为主流侧毕渥 数， 温升系数 3.根据权利要求1所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征 在于： 所述 步骤二中， 选择在叶片曲率较大的区域进行分析， 包括叶片前缘和尾缘。 4.根据权利要求2或3所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特 征在于： 所述步骤二中， 首先确定在柱坐标下的控制方程， 当不考虑轴向及轴向的导热的条 件下， 假设导热沿一维径向进行， 此时导热微分方程 为： 根据一维稳态导热假设， 温度仅沿着半径方向变化， 则式(1)可变为： 5.根据权利要求4所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征 在于： 所述步骤三中， 内壁面与冷却气体接触， 记为边界1： 外层壁与燃气接触， 记为边界2； 在边界上 热流密度沿着径向传递， 满足对流换 热第三类边界条件， 即： 并对上两式方程进行无量纲化处理， 首先对厚度及温度进行无量纲化处理： 则外表面的综合冷却效率表达为： 则式(2)(3)(4)可 无量纲化处 理为如下 形式： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329687 A 26.根据权利要求5所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征 在于： 所述步骤四中， 由(5)式积分得到的θ和R的关系 和 θ＝C1LnR+C2， 并结合定解条 件(R1， θ1)， (R2, θ2)求得待定系数C1C2， 得到θ 的表达式如下： 7.根据权利要求6所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征 在于： 所述 步骤五中， 联立式(6)(7)(8)式， 并消去 θ1， 得到下式： 又因为θ2＝φ， 求解得出综合冷却效率φ的修 正后的表达式： 由此能够得到热端部件综合冷却效率模化理论在高曲率 区域的修正计算式， 与原先Φ 的计算式相比， 和 作为修正因子对原有的综合冷效计算式进行修 正。 8.根据权利要求7所述用于修正曲面热端部件综合冷却效率模化理论的方法， 其特征 在于： 或者所述综合冷却效率φ的修 正后的表达式写为： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329687 A 3