[发明专利]高速轴流压气机机匣处理方案的获取方法

说明书

本公开提供一种高速轴流压气机机匣处理方案的获取方法，包括如下步骤：将高速轴流压气机作为原型机，得到其对应的低速模型机；基于低速模型机，得到具有扩稳效果的S个机匣处理方案，其中，S≥2；将基于低速模型机的S个机匣处理方案对应至原型机，得到对应的基于原型机的S个机匣处理方案；从基于原型机的S个机匣处理方案中选择T个扩稳效果好的机匣处理方案，作为优选机匣处理方案进行原型机试验，确定最终的高速轴流压气机机匣处理方案。

技术领域

本公开涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种高速轴流压气机机匣处理方案的获取方法。

背景技术

高负荷轴流压气机的中、低转速稳定性裕度不足是严重制约我国航空发动机研制水平的瓶颈之一，而这几乎是所有现代压气机面临的共性流动失稳问题。现代压气机的失速特征，以叶尖发生的突尖形失速先兆(Spike-inception)为主。根据美国DARPA(DefenseAdvanced Research Projects Agency，美国国防高级研究计划局)和海军发布的第6代战机设想，对动力系统的要求不再是一味追求高推重比，而是追求总体的经济性和适用上的广普性。在这一新设计概念下，风扇/压气机将面临频繁变工况、变转速运行等非设计工作状态，此时压气机的部分转速稳定裕度不足的问题将尤为突出，将是对新一代压气机研制的严峻挑战。作为被实践检验的有效扩稳途径之一，机匣处理方案作为一种结构简单且行之有效的压气机扩稳措施具有理论和工程上的双重竞争力。

然而，囿于高负荷压气机失速过程的强三维非定常性，机匣处理方案难以满足普适设计准则。同一机匣处理方案在不同压气机的应用中，其扩稳能力体现了很强的差异性，甚至对于同一机匣处理方案，在压气机不同的转速下的扩稳能力都不具备规律性。因此，现阶段机匣处理的设计仍多依靠经验积累结合实验测定。例如美国的GE公司和英国的Rolls-Royce公司，都投入了高昂的费用在机理性实验台上开展了大规模的高速压气机实验，用以建立完备的数据库，研制时间和成本高昂。

同时，高速旋转和狭小空间为探究其内部流动机制造成了极大难度，严重限制了研究者利用实验手段深入到压气机内部去测量其清晰的流动图谱，去揭开机匣处理的内在扩稳机理，以期更有针对性的开展设计。

综上所述，形成一个针对高速压气机机匣的快速、低成本的合理的处理方法，不论是从应用方面，还是机理研究方面都是必要而且迫切的。

发明内容

目前关于高速轴流压气机机匣处理方案的实验设计，仍存在成本较高，实验周期较长，具有一定风险等问题，针对上述缺陷，本公开提出一种高速轴流压气机的机匣处理方法，通过以下技术方案实现：

高速轴流压气机机匣处理方案的获取方法，包括以下步骤：

A将高速轴流压气机作为原型机，得到所述原型机对应的低速模型机；

B基于所述低速模型机，得到具有扩稳效果的S个机匣处理方案，其中，S≥2；

C将基于所述低速模型机的S个机匣处理方案转换至所述原型机，得到对应的基于所述原型机的S个机匣处理方案；

D从对应的基于所述原型机的S个机匣处理方案中选取优选机匣处理方案作为最终高速轴流压气机机匣处理方案。

进一步地，步骤A包括：将高速轴流压气机作为原型机，模拟确定所述原型机在光壁情况下的近失速点的流场，以及此时的流量系数对所述流场进行叶片模化设计，获得所述原型机对应的低速模型机；

步骤B包括：针对所述低速模型机，设计N个初始机匣处理方案，从所述初始机匣处理方案中选择具有扩稳效果的S个所述初始机匣处理方案，其中N≥3，S≥2；

步骤D包括：从基于所述原型机的S个机匣处理方案中选择T个扩稳效果较好的机匣处理方案，作为优选机匣处理方案进行原型机试验，确定最终机匣处理方案，其中1≤T≤S。