[发明专利]用于预测压气机中的喘振的方法

说明书

一种用于预测压气机(14)的喘振点的计算机实现的方法(100)，包括以下步骤：‑生成(110)多个网格，即，压气机入口网格(220)、至少一个压气机转子级网格(225)和压气机出口网格(235)，压气机出口网格(235)表示多个出口导叶(236)和一个出口喷嘴(37)并且延伸到最终喷嘴出口区域(240)；‑组装(120)所述多个网格(220、225、235)以获得CFD域(250)；‑指定(130)计算域(250)的边界条件(130)；‑指定(140)最终喷嘴出口区域(40)处的大气压力条件(140)；‑计算(150)压气机入口质量流率和压气机压力比；‑如果没有达到数值稳定极限，则：‑减小(180)最终喷嘴出口区域(240)的尺寸(A1)；‑再次生成(190)压气机出口网格(235)；‑重复所述指定最终喷嘴出口区域(240)处的大气压力(140)的步骤、所述计算(150)步骤和所述检查(160)步骤。

技术领域

本发明涉及用于通过CFD(“计算流体动力学”)计算来预测压气机性能中的喘振的计算机实现的方法。

背景技术

在压气机设计和研发过程中，通过成本有效的稳态CFD计算来预测喘振裕度的能力是最重要的。然而，在现有技术中，有把握地预测喘振裕度可能是相当困难的。这尤其是归因于当前CFD模型的缺点，即，归因于在CFD计算中被网格化和求解的域。通常，已知将CFD计算方法应用于以下模型，该模型包括：

-入口几何结构，包括入口导叶；

-转子级几何结构，

-定子级几何结构；

-出口几何结构，包括出口导叶。

在出口导叶的出口处直接应用的平均静态压力边界条件被改变，以模拟各种压力比。当达到数值不稳定时，假定达到了对喘振点的估计。然而，通过数值不稳定对真实的压气机进行估计可能不准确，这是因为：如此靠近出口导叶的出口而应用的边界条件具有严格限制性质，因而导致了出口附近的人造流动分离，导致数值不稳定。实际上，真实的压气机的后面通常是燃烧系统或排气室，而燃烧系统或排气室通常没有在上面描述的已知的CFD模型中被考虑。

本发明的目的是为了克服这些不便之处，以便通过CFD计算来更好地估计压气机的真实喘振点。

发明内容

为了实现以上限定的主要目的，提供了根据独立权利要求的计算机实现的方法。从属权利要求描述了本发明的有利变形和修改。

根据本发明，提供了一种用于预测压气机的喘振点的计算机实现的方法，包括以下一系列步骤：

-生成适合压气机的“计算机流体动力学”计算的多个网格，所述网格包括：

-压气机入口网格，

-至少一个压气机转子级网格，

-表示多个出口导叶和出口喷嘴并且延伸直到最终喷嘴出口区域的压气机出口网格，

-组装所述多个网格以获得“计算机流体动力学”计算域，

-指定计算域的边界条件，

-指定最终喷嘴出口区域处的大气压力条件，

-通过“计算机流体动力学”计算来计算沿着压气机的流量，以计算压气机入口质量流率和压气机压力比，

-检查是否达到了预定的数值稳定极限，如果没有达到数值稳定极限，则：

-减小最终喷嘴出口区域的尺寸，

-再次生成压气机出口网格，

-重复所述指定最终喷嘴出口区域处的大气压力的步骤、所述计算步骤和所述检查步骤。