[发明专利]一种微小型转子发动机边界层厚度的预测方法

权利要求书

1.一种微小型转子发动机边界层厚度的预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，确定微小型转子发动机单个速度分析周期内近壁面速度分布具备的特征；

以微小型转子发动机的工作循环为速度分析周期，其中的近壁面速度分布具备的特征为：间隙漏气量循环变化，缸内压力P和温度循环变化T；

建立间隙漏气量循环变化与缸内压力、温度的关系如式(1)所示，

其中：为漏气率；

A为漏气面积；

R_g为气体常数；

M为马赫数；

建立缸内压力P循环变化和温度循环变化关系如式(2)所示；

PV＝mR_gT (2)

m为缸内气体质量；

间隙宽度高频循环变化，缸内压力P和温度循环变化T；

步骤二，建立微小型转子发动机工作过程模型；

步骤2.1：以流体力学分析为基础，建立转子的旋转效应和微小间隙的流动控制方程式(3)所示，

u_i为流体沿x_i方向的速度分量；

t为时间；

p为压力；

Re为旋转雷诺数；

步骤2.2：选定微小型转子发动机的额定工况转速，建立Transition SST湍流模型如式(4)所示，

G_k为湍动能的速度梯度；

G_ω为比耗散率的速度梯度；

Γ_k和Γ_ω分别为k和ω的有效扩散系数；

Y_k和Y_ω分别为k和ω的湍流耗散项；

D_ω为交叉扩散项；

步骤2.3：选定微小型转子发动机的额定工况转速，建立转捩模型如式(5)所示，

γ为流动间歇因子；

P_γ1、E_γ1、P_γ2、E_γ2为转捩源项；

μ为流体粘度；

σ为湍流普朗特数；

步骤三：给定微小型转子发动机工作过程的初始边界条件；

所述的初始边界条件包括：进气压力P_in、排气压力P_ex、气缸壁面温度T_cylin、转子表面温度T_rotor、端盖温度T_cover、湍流系数模型参数a₁、间歇因子输运方程的求解系数：C_a1、C_e1、C_r3、σ_γ；

步骤四，根据微小型转子发动机结构确定微小型转子的运功轨迹范围；

步骤五：确定微小型转子发动机燃烧室近壁面的速度分布；

还包括步骤六：根据步骤五确定的微小型转子发动机燃烧室近壁面的速度分布，并根据式(8)确定微小型转子发动机燃烧室近壁面的厚度分布；

2.如权利要求1所述的一种微小型转子发动机边界层厚度的预测方法，其特征在于：还包括步骤七：根据上述步骤确定的微小型转子发动机燃烧室近壁面的速度分布和厚度分布，得到微小型转子发动机近壁面流场分布规律，解决实际工程问题。