[發(fā)明專利]一種船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011523714.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112685967A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王琦;張舟;潘宏偉;金鵬;洪青松;王廷;萬新超;張亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七0三研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明的目的在于提供一種船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計方法，根據(jù)壓氣機(jī)氣動設(shè)計結(jié)果選取典型工況，獲取周向槽式處理機(jī)匣的軸向特征位置；提取典型工況下近喘點軸向特征位置上動葉葉頂處的進(jìn)口絕對氣流角和進(jìn)口相對氣流角，以此確定周向槽的開槽角度；確定周向槽之間的間隙值；選取周向槽深度、周向槽寬度和周向槽個數(shù)3個影響因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；再次對不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案分別進(jìn)行數(shù)值計算，確定最優(yōu)方案；最后對最優(yōu)方案在設(shè)計工況下進(jìn)行性能分析，判斷該方案的設(shè)計點性能是否達(dá)標(biāo)。本發(fā)明不僅局限于船舶燃?xì)廨啓C(jī)軸流壓氣機(jī)，同樣適用于各種帶有處理機(jī)匣的工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)軸流壓氣機(jī)、航空發(fā)動機(jī)軸流壓氣機(jī)的處理機(jī)匣設(shè)計過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計方法，具體地說是壓氣機(jī)設(shè)計方法。

背景技術(shù)

壓氣機(jī)作為船舶燃?xì)廨啓C(jī)最為重要的三大核心部件之一，其技術(shù)性能和可靠性直接影響著船舶燃?xì)廨啓C(jī)的安全性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的實現(xiàn)。船舶燃?xì)廨啓C(jī)要在保證設(shè)計點性能的同時，特別強(qiáng)調(diào)低工況下的寬裕度高效運行。這種大范圍變工況下的運行特點，使燃?xì)廨啓C(jī)在作為船舶動力系統(tǒng)推進(jìn)或發(fā)電使用時的低工況穩(wěn)定性問題十分突出，并往往成為機(jī)組性能的限制瓶頸，這就對船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)在非設(shè)計工況下的性能與穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此，為了使船舶燃?xì)廨啓C(jī)具有更寬的穩(wěn)定工作范圍與更優(yōu)秀的變工況性能，往往需要采用各種防喘擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)，提高其壓氣機(jī)在低工況下的喘振裕度指標(biāo)。

在各種壓氣機(jī)防喘擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)中，處理機(jī)匣技術(shù)是提高壓氣機(jī)非設(shè)計工況喘振裕度常用的技術(shù)手段。自從上世紀(jì)六十年代發(fā)現(xiàn)機(jī)匣處理的擴(kuò)穩(wěn)效果以來，經(jīng)過四十多年的研究，發(fā)現(xiàn)了多種有效的機(jī)匣處理結(jié)構(gòu)，其中周向槽式處理機(jī)匣作為最先被發(fā)現(xiàn)的一種處理機(jī)匣結(jié)構(gòu)形式，其擴(kuò)穩(wěn)效果在很多機(jī)型上都得到了實際驗證。隨著船舶燃?xì)廨啓C(jī)對壓氣機(jī)低工況喘振裕度指標(biāo)要求的不斷提升，如何快速、有效地設(shè)計出滿足工程需求的周向槽式處理機(jī)匣結(jié)構(gòu)成為了亟需解決的問題。為此，必須發(fā)展船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣的設(shè)計方法，形成適合工程設(shè)計應(yīng)用的、能夠有效提高壓氣機(jī)低工況喘振裕度的船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計技術(shù)，才能真正實現(xiàn)壓氣機(jī)的喘振裕度提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供解決船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計問題的一種船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種船舶燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計方法，其特征是：

(1)選取周向槽式處理機(jī)匣設(shè)計的典型工況：根據(jù)壓氣機(jī)氣動設(shè)計結(jié)果，選取各個工況中喘振裕度最小的工況作為典型工況；

(2)分析典型工況下近喘點的流場氣動參數(shù)分布，包括子午面的相對總壓和相對馬赫數(shù)分布；

(3)提取典型工況下近喘點軸向特征位置上動葉葉頂處的進(jìn)口絕對氣流角α₁和進(jìn)口相對氣流角β₁，進(jìn)口絕對氣流角α₁和進(jìn)口相對氣流角β₁通過整個壓氣機(jī)設(shè)計點下的全三維CFD計算求解獲得，以此確定周向槽的開槽角度；

(4)根據(jù)壓氣機(jī)實際結(jié)構(gòu)確定周向槽之間的間隙值；

(5)選取周向槽深度、周向槽寬度和周向槽個數(shù)3個影響因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；

(6)對不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案分別進(jìn)行數(shù)值計算，確定最優(yōu)方案；

(7)對最優(yōu)方案在設(shè)計工況下進(jìn)行性能分析，判斷該方案的設(shè)計點性能是否達(dá)標(biāo)；若不達(dá)標(biāo)，則返回步驟(5)重新設(shè)計。

本發(fā)明還可以包括：

1、周向槽之間的間隙值設(shè)定在3-5mm之間。

2、步驟(5)中采用正交實驗法得到不同影響因素下的方案，使用三因素三水平的設(shè)計，按照正交表進(jìn)行排列組合，得到9種方案進(jìn)行后續(xù)設(shè)計。