径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法、装置及介质与流程

本公开涉及叶轮机械，尤其涉及径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法、装置及介质。

背景技术：

1、旋转机械已被广泛地应用于航空、电力、机械、化工等工业领域中，而叶轮机械作为旋转机械的核心部件，其在高转速和高负载条件下的性能直接影响了整个旋转机械的性能和工作效率。为了准确地评估叶轮机械的性能，有限元仿真分析技术成为了一种常用的技术。在有限元仿真分析过程中，叶轮机械的网格质量对于有限元仿真结果的准确性具有决定性的影响。

2、然而相关技术中，由于径流式叶轮机械的叶片沿转轴方向的半径变化显著，导致其流向曲率的绝对值较大，进而在将叶轮机械中的三维回转曲面（也称为三维b2b曲面）投影至二维平面时，叶片形状会发生严重的扭曲变形。三维回转曲面的流向曲率越大，叶片形状的扭曲变形越严重，这不仅影响了网格生成的质量，也影响了仿真分析的准确性。

3、因此，提供一种能够有效地提高径流式叶轮机械的网格生成质量的方法是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本公开提供了径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法、装置及介质；能够通过在三维回转曲面投影至二维平面的过程中减小叶片形状的扭曲变形，进而有效地提高了径流式叶轮机械的网格生成质量，保证了径流式叶轮机械的有限元仿真结果的准确性。

2、本公开的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本公开提供了一种径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法，所述生成方法包括：

4、通过在径流式叶轮机械的子午视图的流体域中构建准正交线，将所述径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排；

5、获得每个径流式叶片排与对应的轴流式叶片排之间的坐标转换关系，以将所述每个径流式叶片排转换为对应的轴流式叶片排；

6、确定每个轴流式叶片排的展向网格划分参数，并根据所述展向网格划分参数划分得到多层展向网格；

7、在参考坐标系下将每层展向网格对应的三维回转曲面转换为二维平面后进行二维网格划分，并积叠形成三维网格；其中，所述参考坐标系的横坐标为子午坐标系中的子午坐标，纵坐标为柱坐标系中的半径和角度的乘积与预设的调整量的之和。

8、在一些示例中，所述通过在径流式叶轮机械的子午视图的流体域中构建准正交线，将所述径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排，包括：

9、基于所述径流式叶轮机械的子午视图，在所述流体域中构建准正交线；

10、利用位于所述径流式叶轮机械中相邻的两级叶轮之间的无叶片段的中间位置的所述准正交线，将所述径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排。

11、在一些示例中，所述准正交线包括：

12、构建在所述径流式叶轮机械中的叶片进口、各叶栅前缘与尾缘以及叶片出口的多条第一准正交线；其中，所述第一准正交线的两个端点固定；以及

13、构建在相邻的两条第一准正交线之间的多条第二准正交线；其中，所述多条第二准正交线使得相邻的两条第一准正交线之间的所述径流式叶轮机械的轮盖线和轮盘线被平均分割；或者，所述多条第二准正交线的两个端点能够分别沿所述轮盖线和所述轮盘线移动。

14、在一些示例中，所述获得每个径流式叶片排与对应的轴流式叶片排之间的坐标转换关系，以将所述每个径流式叶片排转换为对应的轴流式叶片排，包括：

15、确定所述每个径流式叶片排中每条准正交线上的目标转换点所处的四边形区域的四个顶点分别在径流坐标系下的第一坐标以及在角标坐标系下的第二坐标；其中，所述径流坐标系的横坐标为所述柱坐标系中的转轴的周向长度，纵坐标为所述柱坐标系中的半径；所述角标坐标系的横坐标为所述每个径流式叶片排中准正交线的编号，纵坐标为所述目标转换点对应的叶高百分比；

16、基于所述第一坐标和所述第二坐标，通过双线性插值得到所述目标转换点分别在所述径流坐标系下的第三坐标与在所述角标坐标系下的第四坐标之间的第一坐标转换关系；

17、基于所述每个径流式叶片排中均径处流线的长度，获得所述目标转换点分别在所述角标坐标系下的第四坐标与在轴流坐标系下的第五坐标之间的第二坐标转换关系；其中，所述轴流坐标系的横坐标为所述子午坐标，纵坐标为所述目标转换点对应的叶高坐标；

18、基于所述第一坐标转换关系与所述第二坐标转换关系，将所述每个径流式叶片排转换为对应的所述轴流式叶片排。

19、在一些示例中，所述确定每个轴流式叶片排的展向网格划分参数，包括：

20、基于所述每个径流式叶片排中每条准正交线对应的尾缘高度与前缘高度，获得所述每条准正交线对应的流道高度；

21、基于设定的双指数分布函数、所述每条准正交线对应的流道高度、所述展向网格划分参数中的第一层展向网格的高度以及所述展向网格划分参数中的展向网格点数，获得所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比；其中，所述双指数分布函数根据用于表征控制展向网格分布的陡峭度的分布参数而获得；

22、基于所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比，获得所述每条准正交线上每层展向网格的叶高坐标。

23、在一些示例中，所述基于设定的双指数分布函数、所述每条准正交线对应的流道高度、所述展向网格划分参数中的第一层展向网格的高度以及所述展向网格划分参数中的展向网格点数，获得所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比，包括：

24、对于无间隙型的展向网格：

25、基于所述双指数分布函数、所述展向网格点数、所述每条准正交线对应的流道高度以及所述第一层展向网格的高度，获得所述分布参数；

26、基于所述分布参数、所述展向网格点数、所述每条准正交线对应的流道高度以及所述第一层展向网格的高度，获得无间隙型的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比；

27、对于有轮盖间隙型的展向网格或者有轮盘间隙型的展向网格：

28、基于所述双指数分布函数、所述展向网格点数、所述每条准正交线对应的流道高度与间隙高度以及所述第一层展向网格的高度，获得所述分布参数以及所述每个径流式叶片排中叶片段对应的间隙网格数；

29、基于所述分布参数、所述每个径流式叶片排中叶片排对应的间隙网格数、所述展向网格点数、所述每条准正交线对应的流道高度与间隙高度以及所述第一层展向网格的高度，获得有轮盖间隙型的展向网格或者有轮盘间隙型的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比；

30、对于从有轮盖间隙型向无间隙型过渡的展向网格或者从无间隙型向有轮盖间隙型过渡的展向网格：

31、根据所述无间隙型的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比以及所述有轮盖间隙型的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比，获得从有轮盖间隙型向无间隙型过渡的展向网格或者从无间隙型向有轮盖间隙型过渡的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比；

32、对于从有轮盘间隙型向无间隙型过渡的展向网格或者从无间隙型向有轮盘间隙型过渡的展向网格：

33、根据所述无间隙型的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比以及所述有轮盘间隙型的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比，获得从有轮盘间隙型向无间隙型过渡的展向网格或者从无间隙型向有轮盘间隙型过渡的展向网格对应的所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比。

34、在一些示例中，所述参考坐标系的纵坐标根据所述子午坐标处的半径、所述柱坐标系中的角度以及叶片中弧线在所述子午坐标处的角度来获得。

35、第二方面，本公开提供了一种径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成装置，所述生成装置包括：第一划分部、转换部、确定部以及第二划分部；其中，

36、所述第一划分部，经配置为通过在径流式叶轮机械的子午视图的流体域中构建准正交线，将所述径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排；

37、所述转换部，经配置为获得每个径流式叶片排与对应的轴流式叶片排之间的坐标转换关系，以将所述每个径流式叶片排转换为对应的轴流式叶片排；

38、所述确定部，经配置为确定每个轴流式叶片排的展向网格划分参数，并根据所述展向网格划分参数划分得到多层展向网格；

39、所述第二划分部，经配置为在参考坐标系下将每层展向网格对应的三维回转曲面转换为二维平面后进行二维网格划分，并积叠形成三维网格；其中，所述参考坐标系的横坐标为子午坐标系中的子午坐标，纵坐标为柱坐标系中的半径和角度的乘积与预设的调整量的之和。

40、第三方面，本公开提供了一种计算设备，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

41、所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

42、所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

43、所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法步骤。

44、第四方面，本公开提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成的程序，所述径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法步骤。

45、本公开提供了径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法、装置及介质；通过在径流式叶轮机械的子午视图的流体域中构建准正交线以便于将径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排；进而通过获得坐标转换关系以将每个径流式叶片排转换为对应的轴流式叶片排；确定每个轴流式叶片排的展向网格划分参数，并根据展向网格划分参数划分得到多层展向网格；在参考坐标系下将每层展向网格对应的三维回转曲面转换为二维平面后进行二维网格划分，并积叠形成三维网格，能够在三维回转曲面投影至二维平面的过程中减小叶片形状的扭曲变形，有效提高径流式叶轮机械的网格生成质量，进而提升径流式叶轮机械的有限元仿真结果的准确性。

技术特征：

1.一种径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法，其特征在于，所述生成方法包括：

2.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述通过在径流式叶轮机械的子午视图的流体域中构建准正交线，将所述径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排，包括：

3. 根据权利要求2所述的生成方法，其特征在于，所述准正交线包括：

4.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述获得每个径流式叶片排与对应的轴流式叶片排之间的坐标转换关系，以将所述每个径流式叶片排转换为对应的轴流式叶片排，包括：

5.根据权利要求4所述的生成方法，其特征在于，所述确定每个轴流式叶片排的展向网格划分参数，包括：

6.根据权利要求5所述的生成方法，其特征在于，所述基于设定的双指数分布函数、所述每条准正交线对应的流道高度、所述展向网格划分参数中的第一层展向网格的高度以及所述展向网格划分参数中的展向网格点数，获得所述每条准正交线上每个展向网格点的叶高百分比，包括：

7.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述参考坐标系的纵坐标根据所述子午坐标处的半径、所述柱坐标系中的角度以及叶片中弧线在所述子午坐标处的角度来获得。

8.一种径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成装置，其特征在于，所述生成装置包括：第一划分部、转换部、确定部以及第二划分部；其中，

9.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成的程序，所述径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成的程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法步骤。

技术总结
本公开提供了径流式叶轮机械的流体结构化网格的生成方法、装置及介质；所述生成方法包括：通过在径流式叶轮机械的子午视图的流体域中构建准正交线，将所述径流式叶轮机械划分为多个径流式叶片排；获得每个径流式叶片排与对应的轴流式叶片排之间的坐标转换关系，以将所述每个径流式叶片排转换为对应的轴流式叶片排；确定每个轴流式叶片排的展向网格划分参数，并根据所述展向网格划分参数划分得到多层展向网格；在参考坐标系下将每层展向网格对应的三维回转曲面转换为二维平面后进行二维网格划分，并积叠形成三维网格。

技术研发人员：张超,刘驰,李强,魏征
受保护的技术使用者：陕西空天信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5