(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 202111431531.2 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 王凌洋　毛军逵　王飞龙　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 姜慧勤 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种确定横流与叶片前缘冲击换热关系式 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种确定横流与叶片前缘冲 击换热关系式的方法， 具体为： 确定涡轮叶片前 缘非对称凹面冷却通道具体结构尺 寸； 确定冲击 冷却进口工况以及横流进口工况； 确定横流工况 与冲击工 况无量纲关系； 采用数值模拟方法进行 计算并得到大量基础数据； 采用非线性回归 方法 进行拟合； 得到最终无量纲关系式并进行误差分 析。 本发明方法准确得到了横流对涡 轮叶片前缘 非对称凹面冷却通道冲击冷却换热影响的无量 纲关系式， 实现了对横流影响的准确预估， 相比 现有技术， 避免了大量工况模拟， 对典型叶片前 缘结构的研究和优化具有指导 意义。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114091374 A 2022.02.25 CN 114091374 A 1.一种确定横流与叶片前缘冲击换 热关系式的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 根据涡轮 叶片气动设计要求， 提取涡轮 叶片前缘非对称凹面冷却通道， 确定涡 轮叶片前缘非对称凹面冷却通道具体结构尺寸， 根据具体结构尺寸构建冷却通道模型； 步骤2， 根据涡轮实际的工作状态， 确定冲击冷却进口工况以及横流进口工况， 其中， 冲 击冷却进口工况包括冲击冷却腔进口雷诺数和冲击进口质量流量； 横流进口工况包括横流 进口质量 流量； 步骤3， 对所述横流进口质量流量和所述冲击进口质量流量进行无量纲化处理， 得到无 量纲关系； 步骤4， 根据步骤1构建的冷却通道模型， 采用数值模拟方法计算得到横流与叶片前缘 冲击换热关系式 中各变量数据对应的努塞尔数； 步骤5， 根据步骤2确定的工况和步骤3得到的无量纲关系， 确定横流与叶片前缘冲击换 热关系的函数 形式以及待定系数； 步骤6， 给定步骤5所述待定系数初值， 利用步骤4得到的变量数据进行拟合， 得到待定 系数值； 步骤7， 将步骤6得到的待定系数值代入步骤5确定的函数形式， 并与预先得到的数值模 拟结果进行误差分析， 得到误差值； 步骤8， 若步骤7得到的误差值大于5％， 则返回步骤5重新确定函数形式以及待定系数； 若步骤7得到的误差值不大于5％， 则将步骤6得到的待定系数值代入步骤5确定的函数形 式， 得到最终的横流与叶片前缘冲击换 热关系式。 2.根据权利要求1所述的确定横流与叶片前缘冲击换热关系式的方法， 其特征在于， 所 述步骤1中， 根据涡轮叶片 气动设计要求， 涡轮叶片前缘 为吸力面长， 压力面短的结构形式。 3.根据权利要求1所述的确定横流与叶片前缘冲击换热关系式的方法， 其特征在于， 所 述步骤3中， 得到的无量纲关系为： 其中， 表示横流比， m2、 m1分别表示横流进口质量流 量、 冲击进口质量 流量。 4.根据权利要求3所述的确定横流与叶片前缘冲击换热关系式的方法， 其特征在于， 所 述步骤4中， 采用数值模拟方法计算得到横流与叶片前缘冲击换热关系式中各变量数据对 应的努塞尔数， 即得到一系 列的努塞尔数 ‑冲击冷却腔进口雷诺数 ‑横流比以及一系列的努 塞尔数‑冲击进口和横流进口总质量 流量‑横流比。 5.根据权利要求4所述的确定横流与叶片前缘冲击换热关系式的方法， 其特征在于， 所 述步骤5中， 确定的横流与叶片前缘冲击换 热关系的函数 形式以及待定系数， 具体为： 当冲击冷却腔进口雷诺数不变， 横流比改变时， 横流与叶片前缘冲击换热关系的函数 形式为： 当冲击进口和横流进口总质量流量不变， 横流比改变时， 横流与叶片前缘冲击换热关 系的函数 形式为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114091374 A 2其中， C1、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6、 C7均为待定系数， Nu表示努塞尔数， Nu定义 为： 其中， h为对流换热系数， λ为气体导热系数， d为涡轮叶片前缘非对称凹面冷却通道的 特征尺寸。 6.根据权利要求1所述的确定横流与叶片前缘冲击换热关系式的方法， 其特征在于， 所 述步骤6中， 所采用的拟合方法为非线性回归方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114091374 A 3