[發明專利]一種燃氣輪機燃燒室自動化設計建模方法

有效

• 申請號: 202210707286.1
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115270319B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 趙寧波;李昱廷;鄭洪濤;楊家龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市航友知識產權代理事務所(普通合伙) 23216
• 代理人: 張贊

一種燃氣輪機燃燒室自動化設計建模方法，涉及燃氣輪機燃燒室設計技術領域，用以解決現有燃燒室設計方法前后迭代優化耗費大量時間且從設計到建模不夠便利的問題。本發明的技術要點包括：根據設計要求計算獲取燃燒室各部分結構的尺寸參數，并形成尺寸參數文件，具體包括根據工況參數、尺寸限制參數、性能參數和特征參數對擴壓器、火焰筒、空氣流量分配、旋流器、帽罩、主燃及摻混孔、冷卻孔進行設計以獲得對應的尺寸參數；并根據尺寸參數文件建立燃燒室三維模型。本發明可節省由于重復修改而耗費的大量時間，可應用于燃氣輪機燃燒室自動設計中。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機燃燒室設計技術領域，具體涉及一種燃氣輪機燃燒室自動化設計建模方法。

背景技術

燃氣輪機作為一種具有體積小、功率密度大、熱效率高等優勢的動力裝置，廣泛應用于航空、艦船動力以及地面發電等領域。燃氣輪機燃燒室通過燃燒化學反應將燃料中的化學能轉化為熱能，形成高溫燃燒產物，推動渦輪做功。燃燒室的設計需保證工作效率，火焰穩定性，可靠性，出口溫度分布，排放水平等諸多因素即使在極端工作條件下也要滿足設計要求，因此是相當繁雜且具有挑戰性的。

傳統的燃燒室設計方式主要依靠大量的實驗和經驗積累，據此發展出經驗/半經驗的設計方法，這些方法需要較長的試驗時間和大量的研究經費。而且這些設計方法與模型一方面是發動機設計者的理念，另一方面也是公司的部分資產，因而在公開資料中大多為零散的基礎設計信息。

在對燃燒室設計計算后，必須使用三維的幾何模型對燃燒室進行數值模擬分析，才能得到速度、溫度、壓力、組分等詳細信息數據，從而進一步對燃燒室進行優化改進。而研究者在初步設計階段，往往會需要對設計參數，幾何結構等進行反復優化和修改。在修改過程中，參數計算與幾何模型構建工作具有很大的重復性且會耗費大量時間。

發明內容

鑒于以上問題，本發明提出一種燃氣輪機燃燒室自動化設計建模方法，用以解決現有燃燒室設計方式前后迭代優化耗費大量時間且從設計到建模不夠便利的問題。

本發明提供一種燃氣輪機燃燒室自動化設計建模方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、根據設計要求計算獲取燃燒室各部分結構的尺寸參數，并形成尺寸參數文件；具體包括：

輸入燃燒室的工況參數、尺寸限制參數、性能參數和特征參數，其中，所述特征參數包括擴壓器特征參數、火焰筒特征參數、流量分配特征參數、旋流器特征參數、主燃及摻混孔特征參數、冷卻孔特征參數；

根據工況參數、尺寸限制參數和擴壓器特征參數計算獲得擴壓器設計尺寸參數；

根據工況參數、尺寸限制參數、性能參數和火焰筒特征參數計算獲得火焰筒設計尺寸參數；

根據工況參數、流量分配特征參數計算獲得流量分配設計參數；

根據工況參數、性能參數、尺寸限制參數、火焰筒設計尺寸參數、流量分配設計參數和旋流器特征參數計算獲得旋流器設計尺寸參數；

根據工況參數、尺寸限制參數、流量分配設計參數、火焰筒設計尺寸參數計算獲得帽罩設計尺寸參數；

根據工況參數、尺寸限制參數、性能參數、火焰筒設計尺寸參數、流量分配設計參數、主燃及摻混孔特征參數計算獲得主燃及摻混孔設計尺寸參數；

根據性能參數、火焰筒特征參數、流量分配設計參數和冷卻孔特征參數計算獲得冷卻孔設計尺寸參數；

步驟二、根據所述尺寸參數文件建立燃燒室的三維模型。

進一步地，所述工況參數包括進口質量流量、進口總壓強、進口總溫度、進口馬赫數、燃料質量流量；所述尺寸限制參數包括進口主半徑、噴嘴數、燃燒室出口高度；所述性能參數包括總壓強恢復系數、出口溫度分布系數。

進一步地，所述擴壓器特征參數包括擴壓器出口馬赫數；