[發明專利]壓氣機葉片工作模式判定方法、計算設備及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202010106634.0
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111814263A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 潘天宇;李秋實;鹿哈男;李達
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G01L3/00;F04D29/38;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 田恩濤;柯宏達

本公開提供了一種壓氣機葉片工作模式的判定方法，包括：獲得壓氣機葉片對流體的軸向扭矩；根據軸向扭矩的值判斷壓氣機葉片的工作模式。如果軸向扭矩的值為正值，則判斷壓氣機葉片處于壓氣機模式；如果軸向扭矩的值為負值，則判斷壓氣機葉片處于渦輪模式。如果軸向扭矩的值為零，則判斷壓氣機葉片處于臨界狀態。本公開相比現有采用的經驗方法，更具有普適性和準確性，而相比于實驗方法，本公開具有判定速度快的優勢。

技術領域

本公開涉及葉輪機和流體動力學領域，尤其涉及一種壓氣機葉片工作模式判定方法、計算設備及可讀存儲介質。

背景技術

葉輪機械是一種以連續旋轉葉片為本體，使能量在流體介質與軸動力之間相互轉換的動力機械。按照功能可以分為原動機械，例如汽輪機、燃氣透平、渦輪等(輸出功)；工作機械，如水泵、風扇、壓氣機、螺旋槳等(耗功)。壓氣機(compressor)是燃氣渦輪發動機中利用高速旋轉的葉片給空氣作功以提高空氣壓力的部件。渦輪是一種將流動工質的能量轉換為機械功的旋轉式動力機械。在壓氣機和渦輪中，葉片與流體之間的能量轉換的方向是相反的。

對于飛行器來說，當燃燒室沒有點燃或轉軸的轉速突然下降時，發動機將無法為壓氣機提供動力輸出。在這種情況下，發動機的轉動部件會受到進口來流的影響。當轉速過低時，發動機通過軸輸送到壓氣機葉片的能量將遠遠小于來流對壓氣機葉片做的功，也就是說隨流量的變化，壓氣機可能會工作在渦輪模式，此時發動機的牽引力可以忽略不計，將直接影響飛機試圖著陸時的滑翔角度和飛行穩定性。此外，由于壓氣機葉片處于自由旋轉狀態，因此對此時流經壓氣機的流體流量、壓力、溫度以及損失的預估是非常重要的，將直接影響發動機能否再次順利點火。

行業內針對壓氣機狀態的研究大多采用的是模型預測和實驗的方式，雖然這些預測方法和實驗結果可以提供發動機在風車狀態下的整體性能，但很難給出發動機的內部空氣動力學特征。風車狀態是指在飛機飛行中發動機處于停車狀態時，由于進入發動機氣流的沖擊而使風扇和壓氣機空轉的工作狀態，此時壓氣機進入風車狀態下的渦輪模式。所以近年來，也有基于數值模擬方法的關于發動機在風車狀態下的轉子/靜子葉片氣動特性的研究。

雖然風車狀態總體上發生于低轉速、大流量工況點，但對于不同的壓氣機轉子，由于轉子葉片的幾何造型和設計條件的不同，進入風車狀態的外流條件也有所不同。因此難以僅僅從轉速、流量等條件來判斷一臺壓氣機此時是否工作在風車狀態，也即判斷壓氣機此時是工作在渦輪模式下還是在壓氣機模式下，這給流場分析工作帶來了一定的阻礙。

發明內容

為了解決或者至少緩解上述技術問題中的至少一個，本公開提供了一種壓氣機葉片工作模式判定方法、計算設備及可讀存儲介質。

根據本公開的一個方面，一種壓氣機葉片工作模式的判定方法，包括：

獲得壓氣機葉片對流體的軸向扭矩；以及

根據所述軸向扭矩的值判斷所述壓氣機葉片的工作模式。

根據本公開的至少一個實施方式，所述根據所述軸向扭矩的值判斷所述壓氣機葉片的工作模式包括：

如果所述軸向扭矩的值為正值，則判斷所述壓氣機葉片處于壓氣機模式；

如果所述軸向扭矩的值為負值，則判斷所述壓氣機葉片處于渦輪模式。

根據本公開的至少一個實施方式，所述根據所述軸向扭矩的值判斷所述壓氣機葉片的工作模式還包括：

如果所述軸向扭矩的值為零，則判斷所述壓氣機葉片處于臨界狀態。

根據本公開的至少一個實施方式，所述獲得壓氣機葉片對流體的軸向扭矩包括：

獲取所述壓氣機葉片的轉速；

獲取壓氣機進口的總溫值及總壓值；

獲取壓氣機出口的靜壓值；以及