(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210663747.X (22)申请日 2022.06.14 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114756999 A (43)申请公布日 2022.07.15 (73)专利权人 成都安世亚太科技有限公司 地址 610000 四川省成 都市天府新区华阳 街道正西街183号 (72)发明人 左志成　罗选金　 (74)专利代理 机构 成都乐易联创专利代理有限 公司 51269 专利代理师 赵何婷 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (56)对比文件 CN 113434978 A,2021.09.24CN 104050364 A,2014.09.17 WO 201810910 6 A1,2018.0 6.21 CN 111737892 A,2020.10.02 武珅 等.冰桨 碰撞对螺 旋桨水动力性能影 响试验研究. 《第三十一届全国水动力学研讨会 论文集》 .2020,48 8-495. 王建涛等.AR J21-700飞机冰脱落数值模拟. 《空气动力学 学报》 .2013,(第04期),20 -26. 王利敏等.涡桨飞机发动机进气道排除异物 特性数值研究. 《航空工程进 展》 .2020,(第02 期),122-129+136. 陈功等.基 于冷库环境下的涡扇发动机叶片 冰脱落试验. 《北京航空航天大 学学报》 .2018, (第10期),89-97. 马科昌等.发动机进口支板防冰加热功率优 化试验研究. 《江苏航空》 .2016,(第01期),12- 15. 审查员 谢琳 (54)发明名称 航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评 估系统 (57)摘要 本发明公开了航空发动机叶片冰撞击损伤 高精度智能评估系统， 包括冰块吸入运动单元， 用于根据输入参数计算出冰块运动参数并根据 报告模板生成仿真报告， 所述冰块吸入运动单元 包括几何模型创建模块、 流场网格生成模块、 求 解器设置计算模块和计算结果输出模块； 冰块撞 击叶片单元， 根据所述冰块运动参数和叶片几何 三维模型进行冰块撞击叶片计算， 并形成仿真报 告； 所述冰块撞击叶片单元包括SPH几何模型创 建模块、 叶片网格生成模块、 求解设置计算模块 和结果计算出模块； 本发明实现航空发动机冰块 吸入姿态变化和撞击过程耦合过程的高精度仿 真分析， 冰撞击叶片计算损伤精度控制在10%以 内， 并能够自动生成仿真报告。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 114756999 B 2022.09.02 CN 114756999 B 1.航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 其特 征在于包括： 冰块吸入运动单元， 用于根据输入参数计算出冰块运动参数并根据报告模板生成仿真 报告； 冰块撞击叶片单元， 根据所述冰块运动 参数和叶片几何三维模型进行冰块撞击叶片计 算， 并形成仿真报告； 其中， 所述冰块吸入运动单元包括几何模型创建模块、 流场网格生成模块、 求解器设置 计算模块和计算结果输出模块； 所述几何模型创建模块用于根据冰块几何参数、 通道几何 参数和叶片几何参数生成仿 真所需的几何三 维模型； 所述流场网格生成模块用于设置冰块 和通道的网格参数生成 高质量的三维流场重叠计算网格， 并根据三 维流场重叠计算网格对 冰块仿真所需的几何三维模型网格化处理； 所述求解器设置计算模块用于根据材料参数、 边界条件和计算要求计算出冰块运动参数； 所述计算结果输出模块用于根据设置的报告模 板生成仿真报告； 所述冰块撞击叶片单元包括SPH几何模型创建模块、 叶片网格生成模块、 求解设置计算 模块和结果计算输出模块； 所述SPH几何模型创建模块用于导入叶片几何模型并根据所述 冰块运动参数、 以及输入的冰块重心 坐标、 冰块密度和不同方向的粒子数量形成SP H几何模 型； 所述叶片网格生成模块用于导入网格并根据选择的精度参数将SPH几何模型中的冰块 参数网格化形成新的SPH几何模型； 所述求解设置计算模块用于根据设置的不同选项参数 设置启动冰块撞击叶片计算， 并提取数据和动画最后生成仿真动画， 选项参数设置包括部 件编辑设置、 冰本构模型设置、 叶片本构模型设置、 边界条件设置和求解设置； 所述结果计 算输出模块用于根据设置的报告模板生成仿真报告。 2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 其特征在 于： 所述冰块几何参数包括冰块形状和冰块尺寸， 通道几何参数包括涵 道型线数据， 叶片几 何参数包括叶轮厚度、 叶轮半径和整流锥度。 3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 其特征在 于： 所述网格参数包括网格单 元尺寸、 边界层首层、 边界层增长率和边界层 层数。 4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 其特征在 于： 所述材料参数包括冰块密度、 冰块分别绕XYZ轴重心坐标的转动惯量和初始释放速度； 环境压力、 重力加速度、 流动速度、 温度和叶片参数； 计算设置包括初始稳态迭代步、 库朗特 数、 时间步长、 时间步数、 子循环迭代、 自动保存时间步和并行线程数。 5.根据权利要求1所述的航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 其特征在 于： 所述部件编辑设置包括冰块参数和叶片参数， 冰块参数和叶片参数均包括对应的单元 号、 材料号和状态方程号； 冰本构模型设置包括冰本构模型参数和冰 材料参数定义曲线， 所 述冰本构模型参数包括 弹性模量、 泊松比、 压缩截止压力和拉伸截止压力， 冰材料参数定义 曲线外部导入； 叶片本构模型设置包括叶片本构模型参数和真实有效塑性应力应变曲线， 叶片本构模型参数包括材料类型、 密度、 弹性模量和泊松比， 真实有效塑性应力应变曲线外 部导入； 所述边界条件设置包括边界条件ID和自由度定义； 所述求解设置包括冰初始速度、 求解总时间和并行线程数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114756999 B 2航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统 技术领域 [0001]本发明属于返发动机叶片损伤评估技术领域， 具体涉及 一种航空发动机叶片冰撞 击损伤高精度智能评估系统。 背景技术 [0002]现有针对发动机冰脱落运动轨迹及撞击壁面、 叶片过程的仿真计算方法的主要以 人为判断和迭代为主， 还没有采用人工智能算法， 依靠多工具接口开 发实现联合仿 真系统。 其可靠性预测只能做定性判断， 定量判断误差较大， 误差在正负5 0％之间。 [0003]现有针对航空发动机叶片冰撞击损伤计算方法的主要缺陷是： 航空发动机叶片冰 撞击损伤现有的计算方法只考虑了冰块撞击叶片的单一过程， 没有实现和冰块在脱落飞行 中的运动姿态数据耦合， 并且计算精度不够高。 现有航空发动机叶片冰撞击损伤计算流程 仅仅依赖于单个商业化软件工具， 不具备专业化工程仿真软件系统， 没有嵌入可操作性的 仿真规范 标准， 不利于 仿真经验及仿真知识的固化传递， 且仿真效率较低。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 该 系统实现航空发动机冰块吸入姿态变化和撞击过程耦合过程的高精度仿真分析， 冰撞击叶 片计算损伤 精度控制在10%以内， 并能够自动生成仿真报告。 [0005]为实现上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0006]航空发动机叶片冰撞击损伤高精度智能评估系统， 包括： [0007]冰块吸入运动单元， 用于根据 输入参数计算出冰块运动参数并根据报告模板生成 仿真报告； [0008]冰块撞击叶片单元， 根据所述冰块运动参数和叶片几何三维模型进行冰块撞击叶 片计算， 并形成仿真报告； [0009]其中， 所述冰块吸入运动单元包括几何模型创建模块、 流场网格生成模块、 求解器 设置计算模块和计算结果输出模块； 所述几何模型创建模块用于根据冰块几何参数、 通道 几何参数和叶片几何参数生成仿真所需的几何三 维模型； 所述流场网格生成模块用于 设置 冰块和通道的网格参数生成 高质量的三 维流场重叠计算网格， 并根据三 维流场重叠计算网 格对冰块仿 真所需的几何三 维模型网格化处理； 所述求解器设置计算模块用于根据材料参 数、 边界条件和计算要求计算出冰块运动参数； 所述计算结果输出模块用于根据设置的报 告模板生成仿真报告； [0010]所述冰块撞击叶片单元包括SPH几何模型创建模块、 叶片网格生成模块、 求解设置 计算模块和结果计算输出模块； 所述SPH几何模型创建模块用于导入叶片几何模型并根据 所述冰块运动参数、 以及输入的冰块重心 坐标、 冰块密度和不同方向的粒子数量形成SP H几 何模型； 所述叶片网格生成模块用于导入网格并根据选择 的精度参数将SPH几何模型中的 冰块参数网格化形成新的SPH几何模型； 所述求解设置计算模块用于根据设置的不同选项说　明　书 1/5 页 3 CN 114756999 B 3