[发明专利]旋转失速预测方法及装置

权利要求书

1.一种旋转失速预测方法，用于对无叶扩压器内旋转失速现象进行预测，其特征在于，所述方法包括：

基于获取到的无叶扩压器内液体稳定流动下的流体流量、无叶扩压器半径比、上游叶轮出口环量以及测量位置的半径，得到该无叶扩压器内流体的第一径向速度、第一切向速度、第一压力值以及第一旋度的解析解；

分别向所述第一径向速度、第一切向速度、第一压力值以及第一旋度的解析解中添加扰动项，并采用包括流体连续性方程、欧拉方程以及涡量方程的流动控制方程组进行处理以得到该流动控制方程组对应的线性方程组；

采用简正模对所述第一径向速度、第一切向速度、第一压力值以及第一旋度的解析解对应添加的扰动项进行扰动分析以得到所述无叶扩压器内的流体在扰动状态下的扰动项与时间、空间的扰动量对应关系；

根据所述无叶扩压器的预设边界条件、所述线性方程组、扩压器进出口半径比以及模态数得到所述无叶扩压器内旋转失速临界点的流动角。

2.根据权利要求1所述的旋转失速预测方法，其特征在于，所述第一径向速度的解析解为V_r，且其中，r为测量位置的半径；

所述第一切向速度的解析解为V_θ，且其中，Q为无叶扩压器的流体流量，Γ为上游叶轮出口环量；

第一压力值的解析解为P，且其中，R为扩压器进出口半径比；

第一旋度的解析解为ξ，且ξ＝0。

3.根据权利要求2所述的旋转失速预测方法，其特征在于，分别向所述第一径向速度、第一切向速度、第一压力值以及第一旋度的解析解中添加扰动项后获得的添加扰动项后的第一径向速度的解析解为V_r'，且其中，ε为常数，u_r(r,θ,t)为第一径向速度对应的扰动表达式，且t为时间，θ为角度；

添加扰动项后的第一切向速度的解析解为V_θ'，且其中，u_θ(r,θ,t)为第一切向速度对应的扰动表达式；

添加扰动项后的第一压力值的解析解为P'，且其中，p(r,θ,t)为第一压力值对应的扰动表达式；

添加扰动项后的旋度的解析解为ξ'，且ξ'＝0+εξ(r,θ,t)，其中，ξ(r,θ,t)为第一压力值对应的扰动表达式；

所述流动控制方程组中包括的所述流体连续性方程为：

所述欧拉方程为：

所述涡量方程：

采用包括流体连续性方程、欧拉方程以及涡量方程的流动控制方程组进行处理以得到该流动控制方程组对应的线性方程组的步骤包括：

将添加扰动项后的第一径向速度、第一切向速度、第一压力值以及第一旋度的解析解带入至所述流动控制方程组中，并保留ε的一阶项以得到一线性方程组，其中，所述线性方程组包括以下公式：

以及

4.根据权利要求3所述的旋转失速预测方法，其特征在于，所述扰动量对应关系为其中，A为常数，n为模态数，ω为复数且ω＝ω_real-iσ，ω_real为周向增长率，σ为径向增长率，i为虚数单位。

5.根据权利要求4所述的旋转失速预测方法，其特征在于，根据所述无叶扩压器的预设边界条件、所述线性方程组、扩压器进出口半径比以及模态数得到所述无叶扩压器内旋转失速临界点的流动角的步骤包括：

将所述扰动量对应关系带入至所述线性方程组中以得到一模型方程组，其中，所述模型方程组包括的公式为：以及其中，μ＝Γ/Q＝1/tanα，a为无叶扩压器内流体的流动角；

根据所述模型方程组得到该模型方程组对应的解析解，其中，

在r＝R，所述第一压力值为零时，根据所述模型方程组中的和得到一离散方程，其中，该离散方程为：

根据所述模型方程组对应的解析解、所述边界条件、扩压器进出口半径比R、模态数n以及离散方程得到所述旋转失速临界点的流动角。