[發明專利]一種兼顧低雷諾數工況性能的壓氣機二維葉型優化方法

有效

• 申請號: 201910073694.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109779972B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 丁駿;辛小鵬;隋永楓;張偉;楊晶晶;但漢攀;張宏偉;馮俊瑋;鄭健生
• 申請（專利權）人: 杭州汽輪動力集團有限公司
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;F04D29/38
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務所(普通合伙) 33267
• 代理人: 金國棟

本發明涉及一種兼顧低雷諾數工況氣動性能的壓氣機二維葉型的優化方法，其特征在于：包括步驟一，分析原型多級軸流壓氣機在不同轉速下的子午通流性能；步驟二，確定需要優化的關鍵二維葉型截面；步驟三，對步驟二中的關鍵二維葉型進行參數化擬合；步驟四，二維葉型氣動性能分析，對參數化后的二維葉型進行氣動性能分析，得到葉型在低雷諾數工況下的變攻角性能，以及在高雷諾數工況下的變攻角性能；步驟五，二維葉型造型參數尋優，根據步驟四中所得到的二維葉型在不同雷諾數下的變攻角性能參數，利用遺傳算法循環迭代步驟三和步驟四，調整葉型的二維造型參數，直至得到降低損失并增大失速裕度的二維葉型設計，得到新的二維葉型。本發明實現了軸流壓氣機二維葉型在不同雷諾數和不同攻角下的性能優化，在提高壓氣機設計工況性能的同時提高壓氣機在低轉速工況下的氣動性能，在保證壓氣機正常起動、穩定工作的同時提高流動效率。

技術領域

本發明涉及一種二維葉型的優化設計方法，具體是一種兼顧低雷諾數性能的壓氣機二維葉型優化設計方法。屬于軸流式葉輪機械領域。

背景技術

軸流壓氣機的氣動性能不僅是指壓氣機在設計轉速下的氣動性能，例如壓比、效率、喘振裕度等；還包括壓氣機在起動過程中的氣動性能。在起動過程中，壓氣機的工作轉速低于設計轉速，主流流道中常有失速團出現，喘振裕度較低，如何保證壓氣機在低轉速下的喘振裕度，保證壓氣機的正常起動，至關重要。

軸流壓氣機的二維葉型是軸流壓氣機葉片中的一個二維截面，是建立壓氣機擴壓流場的最基礎單元。其性能決定了壓氣機擴壓葉柵的氣動性能，進而在壓氣機的整體性能中起到了舉足輕重的作用。

當壓氣機在低轉速下工作時，其二維葉型與在設計轉速下最大的區別就是進口雷諾數的降低。當擴壓葉柵的進口雷諾數下降后，通常的二維葉型在會表現出損失增加，失速裕度下降的性能變化，進而影響到壓氣機在低轉速下的氣動性能。但目前，大部分的二維葉型優化方法只著眼于葉型在設計工況下(即高雷諾數工況下)的氣動性能，而忽略了二維葉型在低雷諾數下的性能需求。

因此，針對以上不足，需要提供一種兼顧低雷諾數工況性能的壓氣機二維葉型優化方法，在保證設計工況性能的同時提高二維葉型在低雷諾數工況下的氣動性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對壓氣機在設計轉速和起動過程低轉速工況下不同的流動特點，提供一種能夠兼顧低雷諾數和高雷諾數性能的壓氣機二維葉型優化方法，在保證設計工況性能的同時提高二維葉型在低雷諾數工況下的氣動性能。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：