[发明专利]一种考虑进气总压畸变影响的压气机稳定边界判断方法

权利要求书

1.一种考虑进气总压畸变影响的压气机稳定边界判断方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)基于实验测量和CFD数值模拟，获得均匀进气条件下，不同设计参数下的压气机各级最大稳定状态气动负荷H_max，其中，设计参数包括展弦比、稠度、叶型；并通过以下公式获得压气机各级转子叶片的无量纲扩散长度

(2)将压气机各级的和H_max构建一个数组，对这个数值采用最小二乘法获得一条拟合曲线，利用这条拟合曲线，获得压气机各级的最大稳定状态气动负荷H_max；

(3)根据压气机叶片的弯设计和叶片设计的特点获得修正系数D₁和D₂；其中，D1和D2分别表征叶片弯设计和叶片掠设计的影响；

通过以下公式计算压气机各级不同方位角下的稳定状态气动负荷H_ef(θ)：

上式中，θ是方位角，C_p为定压比热，k为比热比，T₁为压气机各级进口静温，P₂为压气机各级出口静压，P₁为压气机各级进口静压，U₂为压气机转子出口中径牵连速度，U₁为压气机各级进口中径牵连速度，下标Rotor表示转子，下标Stage表示压气机级，V_2,ef为静子进口中径有效动压头速度，W_1,ef为转子进口中径有效动压头速度；

其中，转子和静子进口中径有效动压头速度计算公式如下：

上式中，W₁表示转子进口相对速度，W_1,min表示速度的最小值；

上式中，V₂表示静子进口绝对速度，V_2,min表示速度的最小值；

对于转子：

W_1,min＝W₁sin(α₁+β₁) 当(α₁+β₁)≤90°时；

W_1,min＝W₁ 当(α₁+β₁)90°时；

W_1,min＝U₁ 对于α₁0°的转子；

其中，α₁、β₁分别表示转子进口绝对气流角和相对气流角；

对于静子：

V_2,min＝V₂sin(α₂+β₂) 当(α₂+β₂)≤90°时；

V_2,min＝V₂ 当(α₂+β₂)90°时；

V_2,min＝U₂ 对于β₁0°的静子；

其中，α₂、β₂分别表示静子进口绝对气流角和相对气流角；

进气畸变条件下不同方位角下的有效稳定状态气动负荷H_ef,cor(θ)为：

H_ef,cor(θ)＝H_ef(θ)·D₁·D₂

(4)根据H_ef,cor(θ)，求出进气畸变条件下压气机的临界畸变角有效稳定状态气动负荷进气畸变条件下压气机的临界畸变角有效稳定状态气动负荷的计算公式为：

上式中，θ为方位角，θ_cr为临界畸变角；cor表示折合转速；

(5)判断和H_max的大小关系，若小于H_max，则压气机仍然处于稳定工作状态，并执行步骤(6)；若大于H_max，则认为压气机进入失稳状态，其上一个稳定工作状态的工作点就认为是当前转速下的稳定边界点；

(6)提高压气机出口背压，降低工作点流量，重复步骤(1)至(5)；

(7)改变压气机转速，重复步骤(1)至(6)，最终获得不同转速下的稳定边界点，将这些稳定边界点连线，即获得压气机的稳定边界。