申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2020-11-28

公开（公告）日：2021-03-16

公开（公告）号：CN112503018A

主分类号：F04D27/00(20060101)

分类号：F04D27/00(20060101);G06F17/11(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的视为撤回

法律状态：2022.12.30#发明专利申请公布后的视为撤回;2021.04.02#实质审查的生效;2021.03.16#公开

摘要：本发明提供了一种轴流压缩系统一维过失速性能分析方法，深入研究试验台架上排气系统容腔效应对压气机过失速性能的影响，进而对压气机试验特性修正方法研究提供科学的理论依据，减小压气机在试验环境下和真实航空发动机工作的差异性，以提高压气机部件试验结果的真实性和有效性。本发明通过所提出的过失速性能分析方法，快速高效的计算出排气容腔体积对压气机不稳定性能的影响，并且可以得出压气机进口流量以及出口压力和时间的关系，计算了不同排气容腔体积下压气机过失速性能，总计算时长不超过1s，最终得出排气系统容腔效应对压气机气动性能影响规律。

主权项：1.一种轴流压缩系统一维过失速性能分析方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：选定要进行过失速研究的压缩系统，标定系统内各部件截面位置，其中进气管道ID进口为0截面，压气机C进口为1截面，排气管道ED进口为2截面，出口为3截面，进口节流阀标定为Vacc，出口节流阀标定为Vout；步骤2：计算压气机当量流通面积，按照数值积分的方法进行求解，具体求解方法如下式： 式中：Ac为压气机当量面积；Lc为压气机轴向长度；A为压气机轴向任意截面处面积；步骤3：计算压气机流量-压比特性曲线图；将该特性曲线图划分为3个区域，Ⅰ和Ⅱ以压气机由稳定工作转为喘振时的流量，Ⅱ和Ⅲ以压气机由喘振转为深度喘振时的流量，即零流量；区域Ⅰ为压气机稳定工作状态特性曲线，由选定的压缩系统试验数据获得；区域Ⅱ和区域Ⅲ为压气机非稳态特性曲线，采用以压比和流量系数为坐标的三次多项式曲线来表示，具体方程形式如下所示：流量系数定义为： 式中，CX为压气机进口轴向速度，U为压气机转子叶片中截面线速度；非稳态特性压比三次多项式表达式为： 式中，β0为零流量时对应压比，βmax为压缩系统试验测量得到的喘振点压比，为喘振点对应流量；采用式4确定参数β0：β0＝fs·βmax-1+14式中，fs为形状因子；步骤4：计算流量系数-温度系数特性曲线，区域划方法和步骤3一致，稳态特性Ⅰ由选定压缩系统试验数据获得，非稳态特性Ⅱ、Ⅲ根据试验数据Ⅰ线性差分获得，具体方法如下：首先由式2计算区域Ⅰ稳态特性各点流量系数，根据式5计算温度系数ψT，并提取喘振点坐标ψbx2,y2和堵点坐标ψcx3,y3： 式中，Cp为定压比热容，Tt1为压气机进口总温，Tt2为压气机出口总温；依据喘振点坐标和堵点坐标确定零流量点ψmaxx0,y0以及ψax1,y1，其中，y0＝1.2y2，x1＝-x2，y1＝y3，通过ψmaxx0,y0，ψax1,y1，ψcx3,y3三点即可确定区域Ⅱ和区域Ⅲ线性方程；步骤5：建立计算控制方程组式6～10，包括进气管道进口段、压气机进口段、压气机出口段和排气管道出口段四个截面： 式中，pi为i截面处的静压，wi为i截面处的流量，Ti为i截面处的静温，Ai为i截面处的面积，Dhi为i截面处的当量直径，λi为摩擦因子，LID进气管道轴向长度，Lc整台压气机轴向长度，LED排气管道轴向长度；式8、9中参数P0由式11计算得出，具体表达式如下： 式中，Pamb为大气压力，kVacc为进气管道节流阀系数，ρ为节流阀两端平均密度；式10中参数P3由式12计算得出，具体表达式如下： 式中，ρ为节流阀两端平均密度；kVout为排气管道节流阀系数；逐渐关小出口节流阀，即减小出口节流阀系数，压气机由稳定状态向喘振边界移动，当压气机进入过失速状态时，加入压气机滞后方程，如式13所示： 式中，CSS为压气机压比特性曲线，C为整台压气机的压比，τ为压气机瞬态响应时间常数；步骤6：输入压气机稳定状态下气动参数、压气机几何数据、大气参数到数值模拟程序中，完成压气机过失速性能计算，最终由数值模拟程序输出压气机进口流量系数和出口压力随时间t的变化曲线。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种轴流压缩系统一维过失速性能分析方法

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