[發明專利]一種低壓降孔單元的流量計算方法

有效

• 申請號: 201710265939.4
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107038312B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 趙祥敏
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 周良玉

本發明涉及燃氣輪機空氣系統初步設計技術，特別涉及一種燃氣輪機空氣系統中的低壓降孔單元的流量計算方法。計算方法包括如下步驟：搭建一個具有預定形狀的孔單元的物理模型；根據物理模型推導得到孔單元流量初級數學模型；根據預定形狀孔單元的靜態通孔的等熵流量模型進行推導得到孔單元流量基準數學模型；根據孔單元流量初級數學模型與孔單元流量基準數學模型之間的相對誤差，來修正孔單元流量初級數學模型。本發明的低壓降孔單元的流量計算方法中，不需要特定的工具，應用較靈活；另外，流量模型結構簡單，從而簡化了求解難度，又保證了合理的計算精度。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機空氣系統初步設計技術，特別涉及一種燃氣輪機空氣系統中的低壓降孔單元的流量計算方法。

背景技術

燃氣輪機空氣系統的主要設計工具是專業的計算仿真程序，這種程序中植入了復雜方程組求解算法，因此可以準確的對空氣系統分析求解。

目前在工程應用中，已經出現了多種空氣系統計算程序，主要用于精準的設計計算。對于空氣系統的初步設計，在沒有專業的計算工具時，可以建立系統的網絡模型，采用數學方法求解空氣系統。為此很多文獻探討了空氣系統中各種節流單元的數學模型，并驗證其有效性。

例如文獻Secondary air system component modeling for engineperformance simulations[Alexiou,A，GT2008-50771]中給出了旋轉通孔單元的流量數學模型。令通孔的轉速為零，則可以得到靜態通孔的等熵流量模型，見公式(1)：

但是，該模型應用于PROOSIS(PRopulsion Object Oriented SImulationSoftware)仿真程序；而該公式形式復雜，大大增加了求解難度；并且，對于不具備專業計算程序的個人、高校或單位而言，采用計算程序可能會增加科研成本或者研制周期。

另外，采用節流單元的數學模型研究燃氣輪機空氣系統也是很常見的方法，目前很多文獻提出了準確度很高的適用于各種節流單元的流量數學模型，但這些數學模型結構復雜，涉及變量多，對于稍復雜的空氣流路，采用這種數學模型構建的方程組形式復雜，求解難度很高。

發明內容

本發明的目的是提供了一種低壓降孔單元的流量計算方法，以解決現有低壓降孔單元流量計算方法中存在的至少一個問題。

本發明的技術方案是：

一種低壓降孔單元的流量計算方法，包括如下步驟：

步驟一、搭建一個具有預定形狀的孔單元的物理模型；

步驟二、在第一預定條件下，對所述物理模型進行推導，得到所述預定形狀孔單元流量初級數學模型；

步驟三、在第二預定條件下，對所述預定形狀孔單元的靜態通孔的等熵流量模型進行推導，得到所述預定形狀孔單元流量基準數學模型；

步驟四、根據所述預定形狀孔單元流量初級數學模型與所述預定形狀孔單元流量基準數學模型之間的相對誤差，來修正所述孔單元流量初級數學模型。

可選的，所述預定形狀的孔單元包括第一腔體、第二腔體以及位于所述第一腔體與第二腔體之間用于將兩個腔體連通的節流孔。

可選的，所述第一預定條件包括：

所述第一腔體、第二腔體以及節流孔內的氣體是理想氣體；

所述第一腔體、第二腔體以及節流孔內的總壓與靜壓相等；

所述第一腔體中的氣體通過所述節流孔流通至所述第二腔體時，氣流的密度不變。

可選的，所述預定形狀孔單元流量初級數學模型為：