[发明专利]损失落后角模型自动标定及工业轴流压缩机性能计算方法

说明书

本发明属于透平机械技术领域，公开了一种损失落后角模型自动标定及工业轴流压缩机性能计算方法，模型的自动标定方法包括：建立损失落后角模型，所述损失落后角模型包括多个子模型，所述子模型内包含进口马赫数修正项及模型系数，将模型系数的初始值设为0；将工业轴流压缩机的几何参数输入损失落后角模型，输出工业轴流压缩机的原始性能数据；采集工业轴流压缩机运行时的实际性能数据；将原始性能数据和实际性能数据作为输入利用人工蜂群算法对损失落后角模型进行系数寻优，得到包含模型系数最优值的损失落后角模型。本发明基于真实运行数据构建经过自动标定后的专有损失落后角模型，进一步提高多级工业轴流压缩机一维性能计算的准确性。

技术领域

本发明属于透平机械技术领域，具体涉及一种损失落后角模型的自动标定及工业轴流压缩机的性能计算方法。

背景技术

多级工业轴流压缩机是广泛应用于冶金、石化、化工、制药、风洞等领域的动力机械，是很多大型工业生产企业的核心设备之一。在多级工业轴流压缩机一维性能计算中，落后角和损失等经验模型对一维计算精度起到了显著影响。

关于轴流压缩机落后角和损失等经验模型的研究大致经历以下几个阶段。早期关于主要是建立在平面叶栅实验的基础上，如常用的Lieblein模型是在20 世纪50年代基于大量实验数据整理总结得到的。由于受当时技术水平的制约，这时期的风洞实验主要是针对低负荷水平亚音速叶型，因此归纳总结的某些经验模型可能存在一定的局限性。之后部分学者对跨音和超音工况的落后角和损失模型开展了研究，对流管收缩率、可压性及轴向速度密度比等影响因素加以修正，使模型的准确性和适用范围有了进一步提高。随着CFD技术在透平机械中的广泛应用，国内外学者对轴流压缩机中复杂流动有了更加深入的理解，这也进一步促进了经验模型的发展，如Banjac等基于CFD数值模拟结果发展了一套适用于进口导叶的经验模型等。虽然在长期的技术发展过程中，一些设计或研发机构积累了不少经验数据，并基于经验数据公开了众多的落后角和损失模型。但目前公开的模型主要是针对早期公开叶型和标准叶型，如NACA65 系列、双圆弧及多圆弧叶型等。

随着高性能透平机械的发展，通过参数化优化或反设计等方法得到的先进叶型及弯、掠等先进三维造型技术被应用于现代高性能工业轴流压缩机中。对于高性能工业轴流压缩机，利用现有的落后角和损失模型进行一维性能计算时存在很大的困难，体现在无法摆脱线性范畴，计算误差较大，适用范围较窄等方面。

《汽轮机技术》2005年12月第47卷第6期公开了《一种损失和落后角模型在轴流压气机特性预估中的应用》，其中，第二节损失和落后角模型公开了多种子模型，并根据模型的组合来进行某型两级轴流压气机特性预估计算。根据第三节的实验结果对比图可以看出计算值与设计值的偏差比较大，也就是说该模型对于性能的计算误差较大，精确度有待进一步的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种损失落后角模型的自动标定技术及轴流压缩机的性能计算方法，通过建立高性能轴流压缩机的专有模型，通过对模型添加修正项，从而实现高性能轴流压缩机的快速精确气动选型，用以解决现有技术中的损失落后角模型无法满足高性能的工业轴流压缩机性能计算精度的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种损失落后角模型的自动标定方法，包括如下步骤：

步骤1：建立损失落后角模型，所述损失落后角模型包括多个子模型，所述子模型内包含进口马赫数修正项及模型系数，将模型系数的初始值设为0；

步骤2：将工业轴流压缩机的几何参数输入损失落后角模型，输出工业轴流压缩机的原始性能数据；

步骤3：采集工业轴流压缩机运行时的实际性能数据；

步骤4：将原始性能数据和实际性能数据作为输入利用人工蜂群算法对损失落后角模型进行系数寻优，得到包含模型系数最优值的损失落后角模型，所述模型系数的最优值的取值范围为-5到5。