[发明专利]一种发动机内结构件的温度评估方法及系统

说明书

本申请属于发动机温度评估技术领域，涉及一种发动机内结构件的温度评估方法及系统。所述方法包括根据纯流体CFD计算模型，确定结构件处流动参数与换热努赛尔数之间的关系，获得第一函数表达式；根据所述第一函数表达式，在发动机处于试车状态下，计算第一换热努赛尔数；在发动机处于台架试车状态下，获得所述结构件的第二换热努赛尔数，修正所述第一函数表达式，获得第二函数表达式；根据所述第二函数表达式计算换热努赛尔数，从而对所述结构件进行温度评估。本发明综合考虑发动机内非典型结构换热的主要影响因素和零件整体温度测试验证结果，既能保证较高的计算精度，又避免了大模型流固耦合CFD计算，节省了计算量。

技术领域

本申请属于发动机温度评估技术领域，特别涉及一种发动机内结构件的温度评估方法及系统。

背景技术

航空发动机是一种复杂而又精密的动力机械产品，具有推力大、工作温度高等特点。发动机零部件工作状态温度场的评估，对于发动机性能和结构设计、零件选材都有着重要的意义。

发动机零部件温度评估结果的用户包括发动机结构、性能、强度等多个发动机设计部门，这就决定了发动机零部件温度分析工作需要关注的状态点极多，涵盖发动机使用包线内的多个状态点。

显然，由效率、成本等原因，无法直接进行逐个状态各个零部件温度测量。进行温度分析时，必须依据已知的发动机状态参数，进行相应状态零件温度评估，即各结构多状态的换热计算工作。

在换热计算过程中，一些结构较典型、流动较规则的位置可以利用换热准则公式进行多状态换热计算。例如，发动机机匣外表面，几何较为规则，近似为圆柱体，可以利用圆管或平板换热准则计算。大多数涡轮盘结构也具有相似性，也有专门的旋转盘类换热准则。上述问题在航空发动机热分析工作中可称为典型结构换热问题。

但在机匣局部内腔、局部蜂窝结构等结构尺寸不规则、流动复杂的非典型结构位置，没有专门的准则换热公式进行换热计算。这类问题即为非典型结构位置的换热计算问题。

关于航空发动机内非典型结构的计算方法，目前的技术方案包括两种：

1)近似使用典型结构的换热准则

这实际上是迫于技术能力，不得以忽略了非典型结构的一些特征采取的一种近似算法。其缺点是计算精度较差。

2)全CFD仿真计算。

CFD计算工具的出现，为这类问题提供了一种解决方案。但是为了得到合理的温度场，必须保证分析模型完整，即计算模型应为整个零部件，除了包含非典型结构外，还要包括典型结构，且要求进行包含流体与固体的耦合CFD计算。这一方案的缺点是计算量大，计算效率低，适合科学研究，但很难满足工程上对计算速度的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种发动机内结构件的温度评估方法及系统，用于对非典型结构件进行温度评估。

本申请第一方面提供了一种发动机内结构件的温度评估方法，主要包括：

步骤S1、建立所述发动机内结构件的纯流体CFD计算模型；

步骤S2、获取发动机处于设定状态下的结构件处流动参数与换热努赛尔数之间的关系，获得第一函数表达式；

步骤S3、根据所述第一函数表达式，在发动机处于试车状态下，计算第一换热努赛尔数；

步骤S4、在发动机处于台架试车状态下，获取与所述结构件接触的典型零件的接触处温度，并根据典型零件换热函数计算所述结构件的第二换热努赛尔数，所述典型零件为与所述发动机内结构件接触的规则零件；

步骤S5、根据所述第一换热努赛尔数与所述第二换热努赛尔数，修正所述第一函数表达式，获得第二函数表达式；