[發(fā)明專利]優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法、系統(tǒng)、終端

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110649455.6
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113283198A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 余又紅;劉永葆;李鈺潔;賀星;鄒愷愷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;F04D29/40;F04D29/66;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 藍曉玉

1.一種優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法，其特征在于，所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法包括：

對原機帶軸向斜槽和回流腔機匣及參數改進型機匣進行數值模擬，確定參數改進型機匣的結構形式，并通過優(yōu)化排氣段、網格劃分優(yōu)化參數改進型機匣。

2.如權利要求1所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法，其特征在于，所述參數改進型機匣包括：

所述優(yōu)化排氣段包括：增大軸向速度，采用整個環(huán)形進氣，通過調整進氣段入口，擴大進氣角度，增加進氣量；在出氣段，采用傾斜收縮噴嘴作為出氣口，增大出口速度。

3.如權利要求1所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法，其特征在于，所述優(yōu)化網格劃分包括：

計算網格采用IGG/AutoGrid5進行單通道網格的劃分，將計算區(qū)域分為主流區(qū)與機匣處理區(qū)；

對主流區(qū)網格拓撲結構采用O4H型結構，壁面附近的網格沿壁面法向方向按幾何級數的規(guī)律加密，近壁面第一層網格距離固壁距離取0.001mm，將y+值控制在一定的低雷諾數湍流模型要求的范圍之內，邊界層外的網格均勻分布；

對機匣處理部分采用ZR技術處理，將機匣進氣段設置為環(huán)形進氣，圍繞整個葉輪進行劃分。

4.如權利要求1所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法，其特征在于，所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法包括以下步驟：

步驟一，獲取原型機匣處理幾何模型，建立原型機匣處理平面數值模型；

步驟二，計算原型機匣處理的域、設計工況，確定原型機匣處理的網格劃分；

步驟三，基于計算的相關數據，計算原型機匣處理的喘振裕度；

步驟四，基于計算的相關數據進行機匣處理的結構優(yōu)化，并計算結構優(yōu)化后的機匣處理的喘振裕度；對比改進后機匣處理的喘振裕度與原型機匣處理的喘振裕度確定優(yōu)化有效性。

5.如權利要求4所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法，其特征在于，步驟二中，所述計算原型機匣處理的域、設計工況，確定原型機匣處理的網格劃分包括：

(1)計算域：采用CFD方法對渦輪流場進行數值模擬；

(2)網格劃分：計算網格采用可視化IGG/AutoGrid5進行單通道網格的劃分，將整個計算區(qū)域分為主流區(qū)與機匣處理區(qū)；所述主流流道利用NUMECA中專門針對葉輪機械部分網格生成模塊AutoGrid整體劃分網格，主流區(qū)網格拓撲結構采用O4H型結構，近壁面第一層網格距離固壁距離取0.001mm，將y+值控制在一定的低雷諾數湍流模型要求的范圍之內，壁面附近的網格沿壁面法向方向按幾何級數的規(guī)律加密，網格數約為該方向網格總數的三分之一，邊界層外的網格均勻分布；機匣處理區(qū)和轉子區(qū)之間設置轉靜子交界面；

(3)設計工況計算：通過設定邊界條件、確定收斂標準，對壓氣機三維流場進行模擬，并基于模擬數值對機匣處理的總壓分布、相對馬赫數分布、壓比流量進行分析。

6.如權利要求5所述優(yōu)化壓氣機機匣處理提高穩(wěn)定裕度的方法，其特征在于，所述通過設定邊界條件，對壓氣機三維流場進行模擬包括：

對壓氣機三維流場進行模擬，進口給定總溫，總壓和氣流角，出口給定平均靜壓，壁面采用絕熱無滑移邊界條件；

所述邊界條件設置包括：

1)進口邊界：流動方向為軸向，設定均勻總壓為99300Pa，均勻總溫為300K；

2)出口邊界：平均靜壓為430000Pa；

3)固壁：無滑移固壁，絕熱；

4)轉子轉速：7436RPM；

5)工質：空氣；

6)轉/靜交界面處理：主流區(qū)各轉/靜交界面采用Conservation Coupling bypitchwise row，機匣處理結構的轉靜交界面采用Non reflecting 1D；

所述收斂標準包括：

總殘差降低至一定水平后不再降低；總參數隨迭代步數增加不再改變，總參數包括效率、壓比、輸出功率和扭矩；進出口流量差異不超過0.5％；總參數隨迭代步數增加呈周期性波動。