[發明專利]雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法

有效

• 申請號: 202110378171.8
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113027785B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 崔琴;秦國良;王懿;賈誠;雷健
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04D17/10
• 分類號: F04D17/10;F04D29/00;F04D29/44;G06F30/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，包括：

首先通過對原始帶葉片擴壓器的離心壓縮機進行幾何建模與數值模擬，分析小流量工況下誘發失穩的流動結構，查明誘發壓縮機失速先兆最關鍵的位置，將失速先兆出現位置的葉片擴壓器輪轂壁面確定為造型關鍵位置；

然后按照流動規律將常規平面端壁改造為具有凹凸起伏特征的雙函數耦合型面，通過調整三個型面控制參數靈活地構造不同形式的凹凸端壁，所述雙函數耦合型面在擴壓器所有葉片通道內以葉片中弧線為邊界呈周期性陣列；

單個周期內的雙函數耦合型面造型包括以下步驟：

步驟1：在一個端壁造型周期內對端壁造型關鍵位置進行邊界界定，周向邊界為相鄰葉片中弧線，流向邊界為造型關鍵區域上下游相對子午流線位置處的圓弧線，從而將單周期擴壓器輪轂壁面劃分為造型區域和非造型區域；

步驟2：在步驟1提出的端壁造型區域內，在三維曲面上沿著周向均勻地選取幾條切割線，其中起始切割線和終止切割線為相鄰葉片中弧線，其余切割線在造型區域內均勻分布，再在每條切割線上沿著流向均勻地布置控制點，從而將造型區域參數化為若干控制點，切割線每隔2°圓周角布置一條；

步驟3：依據流動規律向步驟2中的離散控制點附加具有周向和流向疊加效應的軸向擾動，沿著周向采用三角函數構造從壓力面凸起至吸力面凹陷的端壁型面，三角函數控制曲線為其中θ₀和θ_m為沿圓周方向曲線起始點和終止點角坐標，λ為頻率系數，通過調整λ的大小生成壓力面至吸力面處不同凹凸起伏型式；

步驟4：采用Bézier曲線編制流向端面走勢，Bézier控制曲線為其中通過調整Bézier曲線上控制點P_i生成具有不同峰值大小以及不同峰值流向位置的曲線；

步驟5：通過步驟3和步驟4中周向控制函數和流向控制函數耦合生成各個控制點疊加軸向擾動，具體表達式為Δz(r,θ)＝A(r)f(θ)，將軸向擾動附加給離散點軸向坐標，從而將造型區域的平面端壁改造為具有凹凸起伏特征的雙函數耦合型面；

步驟6：將步驟5生成的具有凹凸起伏特征的葉片擴壓器造型區域與未造型區域光滑連接，組合成新的葉片擴壓器非軸對稱輪轂壁面。

2.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，步驟1中，周向邊界為相鄰葉片中弧線，流向邊界為造型關鍵區域即失速先兆出現位置上下游相對子午流線位置處的圓弧線。

3.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，步驟2中，沿圓周方向每隔2°圓周角布置一條切割線。

4.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，步驟3中，調節頻率系數改變耦合型面從吸力面至壓力面的凹凸形式。

5.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，步驟4中，峰值大小取5％～15％葉高。

6.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，步驟4中，峰值沿流向的位置沿流線方向變化，不局限于曲線中心位置。

7.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，通過周向三角函數和流向Bézier曲線耦合生成三維型面，對離散控制點附加具有周向和流向疊加效應的軸向擾動。

8.根據權利要求1所述的雙函數耦合型面調控擴壓器端壁的離心壓縮機擴穩方法，其特征在于，通過改變頻率系數、峰值大小和峰值流向位置能夠靈活地調控造型區域若干離散點的軸向擾動大小。