[發明專利]一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法

有效

• 申請號: 201310676854.7
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103745030A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 陳陸淼;秦朝燁;王洪玉;褚福磊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，該計算方法的具體步驟為：?

1）綜合流體計算和結構分析，建立帶有篦齒封嚴的三維鼓筒幾何計算模型和帶有篦齒封嚴的三維鼓筒結構模型；?

2）利用步驟1）中的三維幾何計算模型，計算不同偏心量下鼓筒表面靜壓值；?

3）在步驟2）的基礎上，計算帶有篦齒封嚴的鼓筒表面徑向氣動力和切向氣動力；?

4）利用步驟1）中的三維結構模型，在步驟2）的基礎上，計算氣流激振對鼓筒特性的影響。?

2.根據權利要求1所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟1）建立帶有篦齒封嚴的三維鼓筒幾何計算模型具體包括：?

11）簡化和省略不會對流場結構造成較大影響的幾何細節；?

12）為了加速計算收斂性，采用多重網格技術劃分網格；?

多重網格的層數通過網格數目來確定，網格數目滿足：?

∑2ⁿ+1??(n≥2)?

其中n表示網格層數；?

多重網格的層數是：min（n）+1；?

13）計算并設定流道壁面的第一層網格寬度：?

其中，y_wall為壁面第一層網格大小，單位為m；V_ref為參考速度，單位m/s；L_ref為參考長度，單位為m；v為流體的運動粘性，單位為m²/s；Y₁⁺為無量綱量，對應不同的湍流模型，有不同的取值范圍。?

3.根據權利要求2所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟11）中的幾何細節指的是篦齒的齒形和設定流道中模擬葉片間具體形狀尺寸。?

4.根據權利要求1所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟1）建立三維鼓筒結構模型，需要劃分與三維鼓筒幾何計算模型網格對應的網格，主要是指周向的網格數。?

5.根據權利要求1所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟2）具體為：?

21）設置鼓筒篦齒與定子的不同偏心量e，選取合適的進出口邊界條件；?

22）根據不同渦動頻率比Ω/ω計算并提取多組靜壓值，其中Ω是偏心鼓筒渦動運動轉速，ω為鼓筒轉子轉速；?

23）在計算鼓筒表面靜壓值的基礎上，獲取鼓筒表面靜壓力p隨時間變化的關系，變換關系式如式：?

其中，為偏心坐標系周向角，為轉子坐標系周向角。?

6.根據權利要求5所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力?計算方法，其特征在于，所述步驟21）中進出口邊界條件是指在進口、出口處的壓力和溫度。?

7.根據權利要求5所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟22）中渦動頻率比取0，0.2，-0.5，-1.0。?

8.根據權利要求1所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟3）具體為：?

31）在步驟23）的基礎上，對不同偏心量下鼓筒表面靜壓值求積分，求解出徑向氣動力、切向氣動力，公式為?

其中，F_r為徑向氣動力，F_t為切向氣動力，z為鼓筒軸向坐標，r為徑向半徑，L為軸向長度，為偏心坐標系周向角；?

32）忽略附加質量和慣性影響，在一定偏心量時，求解氣動剛度系數和氣動阻尼系數，公式為?

其中，Ω是偏心鼓筒渦動運動轉速，e為偏心量，K，C分別是主剛度系數和主阻尼系數，k，c是交叉耦合剛度系數和交叉耦合阻尼系數。?

9.根據權利要求8所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力計算方法，其特征在于，所述步驟32）中偏心量e=0.2mm。?

10.根據權利要求1所述的一種帶有篦齒封嚴的偏心鼓筒氣動力?計算方法，其特征在于，所述步驟4）具體為：根據已知的鼓筒表面氣動力，利用線性插值加載的方式將步驟22）中得到的靜壓值加載到鼓筒表面進行加載計算，利用有限元軟件計算鼓筒結構變形和應力變化。?