[发明专利]基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法

权利要求书

1.基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是包括以下步骤：

(1)利用传感器设计转速下各参考基元级进出口总压和压气机进口总温总压，并计算各参考基元级压比和压气机进口流量；

(2)将设计转速、压气机进口流量、参考基元级压比代入各参考基元级标准退化特性图组，计算得到各参考基元级退化因子和其余基元级退化因子；

(3)分别使用所有基元级退化因子对相应基元级标准退化特性图进行插值，得到各基元级当前特性图；

(4)当转速和进口流量变化后，将新转速、新进口流量代入各基元级当前特性图，得到各基元级喘振裕度，选择最小值作为压气机整机喘振裕度。

2.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(1)中，所述参考基元级，不失一般性，可取第一基元级、中间基元级、最后基元级为参考基元级。

3.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述参考基元级压比计算公式为：

其中，πⁱ为基元级序数为i的参考基元级压比，和分别为第i个基元级转子出口和进口总压；

进口流量计算公式为：

K为常数，取0.04，和分别为压气机进口总压和总温，S为已知的压气机进口面积，q(λ)为密流函数。

4.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(1)中，q(λ)为密流函数，计算公式为：

k为空气比热比，取1.4，λ为已知进口气流马赫数M的单值函数，计算公式为：

式中M为已知参数。

5.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(2)中基元级标准退化特性图组由实验或仿真得到；所述基元级标准退化特性图组包含多张基元级标准退化特性图，每张基元级标准退化特性图中都包含s条转速线和一条喘振边界线，当已知转速、流量和压比三者当中的任意两者时，都可以得到另外一个参数；所述基元级标准退化特性图组中的第k张特性图为对应基元级工作k·n小时后的退化特性图，n为测定相邻两张基元级标准退化特性图之间的时间间隔。

6.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(2)中参考基元级退化因子由下式计算得到：

为参考基元级退化因子，i为参考基元级在所有基元级中的序数，πⁱ为第i级在设计转速和压气机进口流量下所对应的压比，为第i级标准退化特性图组中第k张特性图在相同转速和压气机进口流量下恰好小于πⁱ的压比，即且距离πⁱ最近；

其余基元级退化因子由下式计算得到：

和分别为基元级序数为m和n的参考基元级退化因子，为其余基元级中基元级序数为j的基元级的退化因子。m＜j＜n，且第m级和第n级之间不含有其他参考基元级。

7.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(3)中，所述插值是将所有基元级的退化因子分别乘以对应基元级标准退化特性图组中第k张特性图的s条工作线的所有压比值及喘振边界线的压比值。

8.根据权利要求1所述的基于基元级退化特性图的轴流压气机喘振裕度计算方法，其特征是所述步骤(4)中，基元级喘振裕度由下式算得：

式中SMⁱ为第i个基元级的喘振裕度，为该基元级喘振压比，πⁱ为由新转速、新进口流量确定的该基元级新压比。