[發明專利]一種基于一維平均流線法的多級軸流壓氣機特性校正方法

有效

• 申請號: 202011463281.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112632719B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王志濤;張君鑫;李健;高楚銘;明亮;于海超;劉碩碩;李淑英;李鐵磊;張宗熙
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于一維平均流線法的多級軸流壓氣機特性校正方法，其特征是：

(1)建立一維平均流線法模型

平均流線法基于一維流動假設，在壓氣機子午流面上指定一條流線，其半徑的定義為：

R_t為外徑，R_h為內徑，R_m為平均半徑；該流線稱為平均流線；平均流線與各排葉片前后緣的交點即為流場參數的計算點，也稱計算站，對于各計算站而言，確定流場收斂的原則是連續性條件得到滿足，連續性方程即為平均流線方法的控制方程：

m＝ρV_mA(1-B)

其中V_m為平均流線上的氣流速度，A為通流區域面積，B為堵塞量，ρ為密度，m為質量流量；

由各計算站所處位置的流動參數代表該壓氣機整體氣動布局情況，通過迭代求解，使得連續性條件得到滿足，則本站計算完成；根據已知的幾何參數和邊界條件，通過基本氣動關系式對多級壓氣機逐排求解，并采用落后角及損失等經驗模型來引入流體粘性的影響；

根據輸入平均流線程序不同的進口溫度、壓力、轉速、質量流量，輸出不同的性能分析結果：

[PI,Eff]＝f(T₀,P₀,n,G)

PI為壓氣機壓比，Eff為壓氣機效率，n為轉速，G為質量流量，T₀、P₀為進口溫度與壓力；

(2)選定優化變量

由二維低速葉柵損失試驗得到的葉片尾跡動量厚度表達式為：

其中為葉型損失中的尾跡動量厚度，K₁是常數，K₂為綜合影響因子，為等效擴壓因子；取葉片尾跡動量厚度計算公式中的K₁為設計變量，對特定工作點反復運行平均流線模型進行性能分析，通過優化算法搜尋得到與特定工作點壓氣機壓比和效率與實驗數據相匹配的最優葉片尾跡動量厚度系數K₁；

(3)建立完整葉片尾跡動量厚度系數標量數據庫

對不同壓氣機等轉速線取3個特定工作點，包括一個近失速點、一個近堵塞點以及一個中間流量點，對每個工作點，以尾跡動量厚度擬合公式中的系數K₁為設計變量，目標函數及約束條件為：

vlb≤K₁≤ulb

RMSE為目標函數值，K₁最優時，RMSE最小，PI₀、Eff₀為此工作點下試驗數據，vlb為K₁下限，ulb為上限；對每個工作點搜尋與特定工作點性能與實驗數據相匹配的最優葉片尾跡動量厚度系數K₁，建立壓氣機已知條件范圍的完整葉片尾跡動量厚度系數標量數據庫；

(4)建立中間標量的插值方法

計算壓氣機特性線或所需工作點特性時，對落在計算等轉速線上的點，依據標量數據庫中已知等轉速線上的3個特定工作點的標量通過Hermite插值建立中間標量K₁，代入平均流線法進行性能分析；對于不在標量數據庫中的未知等轉速線上的未知工作點，首先依據標量數據庫中等轉速線上3個特定工作點，通過線性插值建立未知工作點所在等轉速線n_Inter上的3個特定工作點的標量K₁，再依據未知工作點所在等轉速線n_Inter上的3個特定工作點的標量K₁通過Hermite插值建立未知工作點的中間標量K₁，代入平均流線法型性能分析，由此得到性能分析結果，從而實現對壓氣機特性的自動校準。