[發明專利]旋轉失速預測方法及裝置

有效

• 申請號: 201811385930.8
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109214141B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 衡亞光;劉小兵;江啟峰;張惟斌;張慧宇;韓宇明
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 馮倩

1.一種旋轉失速預測方法，用于對無葉擴壓器內旋轉失速現象進行預測，其特征在于，所述方法包括：

基于獲取到的無葉擴壓器內液體穩定流動下的流體流量、無葉擴壓器半徑比、上游葉輪出口環量以及測量位置的半徑，得到該無葉擴壓器內流體的第一徑向速度、第一切向速度、第一壓力值以及第一旋度的解析解；

分別向所述第一徑向速度、第一切向速度、第一壓力值以及第一旋度的解析解中添加擾動項，并采用包括流體連續性方程、歐拉方程以及渦量方程的流動控制方程組進行處理以得到該流動控制方程組對應的線性方程組；

采用簡正模對所述第一徑向速度、第一切向速度、第一壓力值以及第一旋度的解析解對應添加的擾動項進行擾動分析以得到所述無葉擴壓器內的流體在擾動狀態下的擾動項與時間、空間的擾動量對應關系；

根據所述無葉擴壓器的預設邊界條件、所述線性方程組、擴壓器進出口半徑比以及模態數得到所述無葉擴壓器內旋轉失速臨界點的流動角。

2.根據權利要求1所述的旋轉失速預測方法，其特征在于，所述第一徑向速度的解析解為V_r，且其中，r為測量位置的半徑；

所述第一切向速度的解析解為V_θ，且其中，Q為無葉擴壓器的流體流量，Γ為上游葉輪出口環量；

第一壓力值的解析解為P，且其中，R為擴壓器進出口半徑比；

第一旋度的解析解為ξ，且ξ＝0。

3.根據權利要求2所述的旋轉失速預測方法，其特征在于，分別向所述第一徑向速度、第一切向速度、第一壓力值以及第一旋度的解析解中添加擾動項后獲得的添加擾動項后的第一徑向速度的解析解為V_r'，且其中，ε為常數，u_r(r,θ,t)為第一徑向速度對應的擾動表達式，且t為時間，θ為角度；

添加擾動項后的第一切向速度的解析解為V_θ'，且其中，u_θ(r,θ,t)為第一切向速度對應的擾動表達式；

添加擾動項后的第一壓力值的解析解為P'，且其中，p(r,θ,t)為第一壓力值對應的擾動表達式；

添加擾動項后的旋度的解析解為ξ'，且ξ'＝0+εξ(r,θ,t)，其中，ξ(r,θ,t)為第一壓力值對應的擾動表達式；

所述流動控制方程組中包括的所述流體連續性方程為：

所述歐拉方程為：

所述渦量方程：

采用包括流體連續性方程、歐拉方程以及渦量方程的流動控制方程組進行處理以得到該流動控制方程組對應的線性方程組的步驟包括：

將添加擾動項后的第一徑向速度、第一切向速度、第一壓力值以及第一旋度的解析解帶入至所述流動控制方程組中，并保留ε的一階項以得到一線性方程組，其中，所述線性方程組包括以下公式：

以及

4.根據權利要求3所述的旋轉失速預測方法，其特征在于，所述擾動量對應關系為其中，A為常數，n為模態數，ω為復數且ω＝ω_real-iσ，ω_real為周向增長率，σ為徑向增長率，i為虛數單位。

5.根據權利要求4所述的旋轉失速預測方法，其特征在于，根據所述無葉擴壓器的預設邊界條件、所述線性方程組、擴壓器進出口半徑比以及模態數得到所述無葉擴壓器內旋轉失速臨界點的流動角的步驟包括：

將所述擾動量對應關系帶入至所述線性方程組中以得到一模型方程組，其中，所述模型方程組包括的公式為：以及其中，μ＝Γ/Q＝1/tanα，a為無葉擴壓器內流體的流動角；

根據所述模型方程組得到該模型方程組對應的解析解，其中，

在r＝R，所述第一壓力值為零時，根據所述模型方程組中的和得到一離散方程，其中，該離散方程為：

根據所述模型方程組對應的解析解、所述邊界條件、擴壓器進出口半徑比R、模態數n以及離散方程得到所述旋轉失速臨界點的流動角。