[發(fā)明專利]一種渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110670868.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113312706A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向康深;陳偉杰;陶孟堯;同航;喬渭陽
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F119/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

1.一種渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟1：基于渦輪通流階段氣動設(shè)計結(jié)果，得到N個不同展向高度處截面的進出口氣動參數(shù)和幾何參數(shù)，N的個數(shù)以氣動設(shè)計結(jié)果為準；

步驟2：對不同展向高度處的截面進行“分段線化”處理，得到各截面沿軸向劃分的片段I和片段II；

步驟3：建立經(jīng)過系數(shù)修正的上游葉片尾跡模型，即尾跡速度損失分布；尾跡速度損失分布均滿足高斯分布：

其中，w_υ為速度損失量，w_c為最大速度損失量,為垂直來流尾跡流向的坐標，Y為最大尾跡寬度；

上游尾跡強度在真實葉片通道內(nèi)流動時會發(fā)生明顯變化，因此針對片段I和片段II需要提出對應(yīng)的尾跡速度損失分布，即對w_c分布和Y分布進行修正：

步驟4：基于Hanson葉輪機單音噪聲預(yù)測模型，結(jié)合步驟3得到的修正尾跡模型，以步驟1得到的參數(shù)作為輸入，分別計算各個展向截面的葉片各片段的非定常氣動載荷，然后將不同展向高度的二維葉珊上的氣動載荷合并，以此作為整個準三維葉片表面的非定常氣動載荷力分布；

步驟5：基于步驟4得到的準三維葉片表面的非定常氣動載荷力分布，結(jié)合Tylor和Sofrin管道聲模態(tài)傳播與截止理論和Goldsterin管道聲學(xué)理論，計算不同諧波頻率下的渦輪葉片排單音噪聲的“截通”模態(tài)及對應(yīng)的聲功率，將該頻率下所有的模態(tài)聲功率進行疊加，就可以得到該頻率對應(yīng)的總聲功率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法，其特征在于：所述步驟1的截面數(shù)N和各個截面的幾何參數(shù)和氣動參數(shù)均來自于通流設(shè)計結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法，其特征在于：所述步驟2的分段線化的方法為：

首先，通過渦輪通流氣動設(shè)計確定各截面的五個幾何參數(shù)，其中，前緣點為A點、尾緣點為C點、進氣角為θ₁、出口角為θ₂，葉片軸向弦長為C；

然后，由A、C、θ₁和θ₂共同確定分段拐點B，C₁和C₂分別為AB段和BC段的軸向弦長；將各個截面沿軸向分成AB段和BC段，完成分段；

最后，將AB段和BC段進行線化假設(shè)，完成線化。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法，其特征在于：所述步驟3中，與片段I和片段II相對應(yīng)的修正尾跡模型分別是：

式中，C_D為阻力系數(shù)，為沿上游葉片弦長方向的相對坐標。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法，其特征在于：所述步驟4中，上游尾跡在下游葉片表面引起的上洗速度和葉片表面的非定常氣動力載荷之間的關(guān)系沿用Hanson模型中的核函數(shù)，如下式所示：

式中，KSS、KRS、KSR、KRR分別為上游靜子葉片載荷對本身的影響系數(shù)、下游轉(zhuǎn)子葉片載荷對上游靜子葉片載荷的影響系數(shù)、上游靜子葉片載荷對下游轉(zhuǎn)子葉片載荷的影響系數(shù)，下游轉(zhuǎn)子葉片載荷對本身的影響；LS和LR分別代表靜子葉片和轉(zhuǎn)子葉片表面的氣動載荷力分布；WS和WR分別代表靜子葉片表面和轉(zhuǎn)子葉片表面的上洗速度分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述渦輪葉片排干涉單音噪聲準三維線化計算方法，其特征在于：所述步驟5中，結(jié)合Tylor和Sofrin管道聲模態(tài)傳播與截止理論和Goldsterin單音噪聲管道聲模態(tài)理論，計算不同諧波頻率下的渦輪葉片排單音噪聲的各個“截通”模態(tài)的聲功率，將所有“截通”模態(tài)進行疊加即可得到該頻率下的總聲功率。