[發(fā)明專利]一種基于氣流激振的渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011106915.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112287477B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姬賀炯;朱劍寒;黎方娟;高雄兵;江齊;盧玲玲;李鑫;李樂
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)四川燃?xì)鉁u輪研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 衛(wèi)媛媛

本申請?zhí)峁┮环N基于氣流激振的渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局方法，所述方法包括：獲得至少兩個導(dǎo)向器大小葉片布局方案；對所述至少兩個導(dǎo)向器大小葉片布局方案分別進(jìn)行流場數(shù)值仿真，獲得發(fā)動機(jī)最大狀態(tài)的導(dǎo)向器出口流場特性，所述導(dǎo)向器出口流場特性包括總壓數(shù)據(jù)和總溫數(shù)據(jù)；根據(jù)所述導(dǎo)向器出口流場特性，提取發(fā)動機(jī)最大狀態(tài)導(dǎo)向器出口流場在相對腔高預(yù)設(shè)位置處的總壓數(shù)據(jù)；分別對每個導(dǎo)向器大小葉片布局方案下出口流場的相對腔高預(yù)設(shè)位置處的總壓數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，獲得對應(yīng)的氣流激振力幅頻特性；對各個導(dǎo)向器大小葉片布局方案對應(yīng)的氣流激振力幅頻特性進(jìn)行對比分析，篩選出最優(yōu)設(shè)計方案，作為最終的導(dǎo)向器大小葉片布局方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氣流激振的渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局方法。

背景技術(shù)

帶大葉片的渦輪導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)用大葉片替換常規(guī)導(dǎo)向器中的部分葉片，兼具支板和導(dǎo)向器的功能，能在滿足結(jié)構(gòu)要求的條件下實現(xiàn)良好的氣動性能，具是一種較好的緊湊式設(shè)計。但大葉片葉形較厚，相對于小葉片是異型葉片，這就破壞了小葉片組成的具有良好收斂性的渦輪氣動通道，增加了導(dǎo)向器出口流場的周向不均勻性，會形成新的葉片振動誘因，給發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片動強(qiáng)度設(shè)計帶來潛在不利影響。

渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局設(shè)計不合理，可能會引發(fā)由于氣動激振力過大而導(dǎo)致葉片裂紋甚至斷裂的故障。因此，大小葉片的布局設(shè)計成為帶大葉片的渦輪導(dǎo)向器設(shè)計的重要技術(shù)難點之一。目前，帶大葉片的渦輪導(dǎo)向器在發(fā)動機(jī)中應(yīng)用和可參考公開資料均較少，無法在設(shè)計階段對導(dǎo)向器大小葉片布局方案進(jìn)行有效評估。如何在設(shè)計階段，建立一種準(zhǔn)確、有效的分析方法，對帶大葉片的渦輪導(dǎo)向器布局設(shè)計進(jìn)行準(zhǔn)確分析和評價，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的正向設(shè)計，是一個具有重要意義的急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于氣流激振的渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局方法，可用于帶大葉片的渦輪導(dǎo)向器設(shè)計，為渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局的設(shè)計提供基礎(chǔ)支持。

本申請?zhí)峁┮环N基于氣流激振的渦輪導(dǎo)向器大小葉片布局方法，其特征在于，所述方法包括：

根據(jù)發(fā)動機(jī)導(dǎo)向器功能特點和空間約束，通過調(diào)整導(dǎo)向器大小葉片周向分布，獲得至少兩個導(dǎo)向器大小葉片布局方案；

對所述至少兩個導(dǎo)向器大小葉片布局方案分別進(jìn)行流場數(shù)值仿真，獲得發(fā)動機(jī)最大狀態(tài)的導(dǎo)向器出口流場特性，所述導(dǎo)向器出口流場特性包括總壓數(shù)據(jù)和總溫數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述導(dǎo)向器出口流場特性，提取發(fā)動機(jī)最大狀態(tài)導(dǎo)向器出口流場在相對腔高預(yù)設(shè)位置處的總壓數(shù)據(jù)；

分別對每個導(dǎo)向器大小葉片布局方案下出口流場的相對腔高預(yù)設(shè)位置處的總壓數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，獲得對應(yīng)的氣流激振力幅頻特性；

對各個導(dǎo)向器大小葉片布局方案對應(yīng)的氣流激振力幅頻特性進(jìn)行對比分析，篩選出最優(yōu)設(shè)計方案，作為最終的導(dǎo)向器大小葉片布局方案。

具體的，相對腔高預(yù)設(shè)位置包括相對腔高50％處。

具體的，所述分別對每個導(dǎo)向器大小葉片布局方案下出口流場的總壓數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，獲得對應(yīng)的氣流激振力幅頻特性，具體包括:

獲得導(dǎo)向器出口流場總壓數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述導(dǎo)向器出口流場總壓數(shù)據(jù)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，分別對每個導(dǎo)向器大小葉片布局方案下出口流場的總壓數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，獲得對應(yīng)的氣流激振力幅頻特性。

具體的，頻譜分析的方法包括傅里葉變換。

具體的，導(dǎo)向器出口流場特性獲取方法包括有限元數(shù)值仿真。

具體的，導(dǎo)向器大小葉片布局方案包括大小葉片均勻分布。

具體的，導(dǎo)向器大小葉片布局方案包括大小葉片非均勻分布。

具體的，導(dǎo)向器大小葉片布局方案篩選依據(jù)包括氣流激振力的幅值大小。