[发明专利]一种基于透平出口流场的轴流排气缸撑板罩壳设计方法

权利要求书

1.一种基于透平出口流场的轴流排气缸撑板罩壳设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过雷诺平均数值模拟方法获得透平出口气流角度径向分布；

步骤2：使用九参数导流型线造型方法，根据结构和强度设计的需求给定各参数取值范围；

步骤3：使用拉丁超立方抽样方法，在九维样本空间内设计完成试验方案；

步骤4：在大来流角度范围下完成平面罩壳型线流场分析，获得型线气动性能随来流角度变化的特性；

步骤5：从初始多种型线中选择当前透平出口气流角度径向分布条件下气动损失最小的型线，进行耦合涡轮末级的排气段三维数值模拟分析；

步骤6：以三维分析的排气段总压损失为设计目标参数，设计压降小于目标值则完成设计；否则反复进行S2-S5，直至满足设计要求。

2.如权利要求1所述的基于透平出口流场的轴流排气缸撑板罩壳设计方法，其特征在于，步骤2中采用的九参数导流型线造型方法包括以下参数：前缘圆弧半径(R_L)、尾缘圆弧半径(R_T)、最大厚度圆半径(Rmax)、最大厚度圆距前缘距离(L₀)、背弧圆弧半径(R_S)、内弧圆弧1半径(R_P1)、内弧圆弧2半径(R_P2)、尾缘平切段(L_T)、轴向跨距(L)，并且相邻线段均以相切作为几何约束。

3.如权利要求1所述的基于透平出口流场的轴流排气缸撑板罩壳设计方法，其特征在于，步骤3中使用平面流场CFD计算方法进行大来流角度范围下罩壳型线损失评判，大来流角度指CFD分析所设置的入口气流角度范围至少要覆盖步骤1中计算获得透平出口气流角度。

4.如权利要求1所述的基于透平出口流场的轴流排气缸撑板罩壳设计方法，其特征在于，步骤4中只选择平面流场分析损失最小的型线进行三维分析。损失最小的判断依据为，根据占据径向高度的比例得到某气流角度占排气角度分布的权重，使权重与对应损失的乘积最小。

5.如权利要求1所述的基于透平出口流场的轴流排气缸撑板罩壳设计方法，其特征在于，步骤4中使用耦合涡轮末级的排气段三维数值模拟方法对择优后型线进行最终性能评判。以排气段总压损失为计算指标，排气段总压损失计算方法为“1”减排气段出入口总压比。