申请/专利权人：中国人民解放军空军工程大学

申请日：2023-12-13

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117892420A

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F111/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：提供一种叶片加工偏差对压气机稳定性影响的快速预测方法，包括下列步骤；统计叶片加工偏差的分布规律；生成包含加工偏差的叶片几何数据；仿真计算压气机叶型几何叠加加工偏差后损失和落后角的变化；利用叶片体积力模型，仿真计算叠加加工偏差后压气机稳定性。本发明将三维叶片加工偏差对压气机稳定性的影响降维到压气机二维叶型层面上进行研究，可快速获得加工偏差对压气机稳定性的影响，在航空发动机稳定性评定过程中具有广泛的应用前景。

主权项：1.一种叶片加工偏差对压气机稳定性影响的快速预测方法，其特征在于，具体包括下列步骤；步骤一、统计叶片加工偏差的分布规律；对于进口几何角偏差而言，具体包括下列步骤：step1：获得不同叶高位置的压气机叶型；z轴为压气机的旋转轴，以z轴为中心生成回转面S2，根据压气机叶片实际几何，回转面S2与z轴的距离可能是变化的，即叶片进口半径r1和叶片出口半径r2的数值可能不同；由于压气机叶片的弯扭掠造型，叶片进口和出口的叶片高度可能并不相同，所以进口和出口同一相对叶高对应的绝对位置r1和r2可能并不相同；回转面S2与压气机叶片相交形成的截面曲线即为压气机叶型，通过改变r1和r2的数值，获得不同叶高位置的压气机叶型；step2：获得偏差分布的均值Δα和方差εα；进口几何角定义为叶型中弧线在前缘切线方向t与叶片轴向x的夹角α；对于不同压气机叶型，通过测量实际的进口几何角αr，获得实际进口几何角和设计进口几何角偏差αr-α的分布，假设αr-α的分布满足正态分布规律，利用数据统计的方法，获得偏差分布的均值Δα和方差εα；步骤二、生成包含加工偏差的叶片几何数据；具体包括下列步骤：Step1：生成包含加工偏差的N个叶型；利用步骤一的方法获得偏差分布的均值Δα和方差εα，根据进口几何角偏差的均值Δα和方差εα，随机生成N个进口几何角偏差αei，i＝1～N，将叶型进口几何角由设计值α改变为α+αei，重新生成压气机叶型，获得包含加工偏差的N个叶型；对于每个压气机叶型，利用该步骤的方法均能够获得包含加工偏差的N个叶型；Step2：利用步骤一方法提取压气机叶片m个截面处的叶型，获得m个压气机叶型；Step3：对于压气机叶片，不同截面处的几何都可能存在加工偏差，因此，对于Step2提取的m个压气机叶型，每个叶型都用生成相应的包含加工偏差的N个叶型代替，其中每个叶型都是从上述步骤产生的N个叶型中随机抽取出的一个叶型，由此获得一组由m个叶型组成的加工偏差叶型库，该叶型库的几何特征表征了包含压气机叶片的加工偏差几何特征，上述过程一共可生成N个加工偏差叶型库，每个加工偏差下都包含m个叶型；步骤三、仿真计算压气机叶型几何叠加加工偏差后损失和落后角的变化；具体包括下列步骤：STEP1：获得不同偏差下压气机性能变化量；设第k叶型为步骤二中m个叶型中的一个，将包含加工偏差和不包含加工偏差的第k压气机叶型的损失和落后角相减，得到相应的差值Δωki和Δβki，k＝1～m，i＝1～N；STEP2：建立偏差与压气机参数的关系；建立Δωki和Δβki与加工偏差特征和来流马赫数、进气攻角的映射关系：Δωki＝fGki,Ikj,Makj、Δβki＝gGki,Ikj,Makj，其中Gki为第k压气机叶型的加工偏差特征，Ikj、Makj分别为第k压气机叶型的进气攻角和来流马赫数，j＝0～M，M为工况个数，这里j的取值由第k压气机叶型的进气攻角和来流马赫数范围决定；对于进气攻角而言，假设第k压气机叶型最小攻角为Ikmin、最大攻角为Ikmax，则Ikj＝Ikmin+Ikmax-Ikmin*jM；步骤四、利用叶片体积力模型，仿真计算叠加加工偏差后压气机稳定性；具体包括下列步骤：Step01：通过映射关系获得其他偏差叶型下的压气机总压损失系数和落后角；根据步骤三给出的方法确定不同工况下第k压气机叶型的进气攻角Ikj和来流马赫Makj，将步骤二中生成的加工偏差几何特征Gki作为输入，利用步骤三建立的映射关系Δωki＝fGki,Ikj,Makj、Δβki＝gGki,Ikj,Makj获得第k压气机叶型在加工偏差影响下总压损失和落后角的变化；Step02：建立包含加工偏差叶片的体积力模型；基于压气机叶片不同截面处叶型总压损失的变化，获得加工偏差影响下叶片的熵增，熵增其中，Rg为气体常数，u0为气流速度，pt0为总压，ψ为损失系数；基于压气机叶片不同截面处落后角的变化，获得加工偏差影响下叶片的角动量，角动量Γ＝rωr-Cm*tanβ其中，r为叶型半径；ω为转子角速度，Cm为当地气流的轴向速度，β为气流角；由此建立包含加工偏差叶片的体积力模型；Step03：利用体积力模型进行求解；将不包含加工偏差和包含加工偏差的叶片体积力模型作为源项施加在存在加工偏差的叶片区域，利用计算流体力学方法，求解不包含和包含加工偏差压气机的稳定性，对比分析获得加工偏差对压气机稳定性的影响。

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百度查询： 中国人民解放军空军工程大学 一种叶片加工偏差对压气机稳定性影响的快速预测方法

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