[发明专利]基于BVF的二维叶栅流动分离控制方法

说明书

本公开提供了一种二维叶栅流动分离控制方法，其包括获取二维叶栅的平均边界涡量流与二维叶栅的中弧线的关系模型；根据关系模型，确定中弧线的形状因子；以及根据形状因子，优化目标二维叶栅的平均边界涡量流。

技术领域

本公开涉及一种基于边界涡量流(BVF)的二维叶栅流动分离控制方法。

背景技术

为了实现发动机高推重比的要求，高级压比是未来压气机的发展趋势。在压气机中,气流是从低压向高压方向运动的，逆压梯度下气流易分离，压气机在气动设计上研制难度大，一直以来是制约发动机性能发展的主要“瓶颈”。针对气流分离问题，压气机方面开展了大量的二维叶型优化研究。传统的设计方法有正设计方法和反设计方法。前者优化时间长、代价高，优化过程基本属于黑箱操作，对流动物理机理的把握不够，有时收益较小；反设计方法要求设计者物理概念清晰、经验丰富，能保证给出合理的参数分布形式。在设计过程中，如何缩短优化时间并减少对设计者经验的高要求成为现阶段技术研究关注的重点。

发明内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种二维叶栅流动分离控制方法，其包括获取二维叶栅的平均边界涡量流与二维叶栅的中弧线的关系模型；根据关系模型，确定中弧线的形状因子；以及根据形状因子，优化目标二维叶栅的平均边界涡量流。

根据本公开的至少一个实施方式，优化使得目标二维叶栅的平均边界涡量流的峰值减小和/或峰值的轴向位置后移。

根据本公开的至少一个实施方式，形状因子包括中弧线的三阶导数。

根据本公开的至少一个实施方式，关系模型为

式中为平均边界涡量流，为通过叶栅通道的流率，ρ为气体密度，为中心流线沿x方向的速度，β为中弧线角度或气流角。

根据本公开的至少一个实施方式，形状因子包括中弧线的曲率大小和曲率变化。

根据本公开的至少一个实施方式，关系模型对于亚音叶栅为

式中K为中弧线的曲率。

根据本公开的至少一个实施方式，关系模型对于超音叶栅为

根据本公开的至少一个实施方式，优化为改变目标二维叶栅的中弧线的曲率分布。

根据本公开的至少一个实施方式，优化为沿轴向后移目标二维叶栅的中弧线曲率的最大幅值位置。

根据本公开的至少一个实施方式，目标二维叶栅的厚度分布保持不变，几何进、出口角保持不变。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开至少一个实施方式的目标二维叶栅的中弧线曲率与边界涡量流(BVF)分布图。

图2是根据本公开至少一个实施方式的目标二维叶栅优化前后的中弧线曲率对比图。

图3是根据本公开至少一个实施方式的目标二维叶栅优化前后的叶型对比图。

图4是根据本公开至少一个实施方式的目标二维叶栅优化前后的边界涡量流(BVF)分布对比图。

图5是根据本公开至少一个实施方式的目标二维叶栅优化前后的上下壁面压升系数差对比图。

图6是根据本公开至少一个实施方式的目标二维叶栅优化前后的叶型总压损失系数对比图。

具体实施方式