[发明专利]涡轮叶片冷气量与冷效特性分析方法

说明书

本公开提供了一种涡轮叶片冷气量与冷效特性分析方法，属于冷却分析技术领域，该分析方法包括：获取涡轮叶片的燃气侧进口参数、一维流道参数、叶片参数和燃气侧换热系数h_g；确定涡轮叶片的冷却设计参数；开始迭代步骤，确定预估冷气量根据燃气侧进口参数、一维流道参数、叶片参数、燃气侧换热系数h_g、冷却设计参数和预估冷气量获得实际冷气量获取预估冷气量与实际冷气量的差值x，以及预估冷气量和实际冷气量的平均值y，令比较λ与1％的大小；若λ≤1％，则输出实际冷气量与冷却设计参数，获得涡轮叶片冷气量与冷效特性分析结果；若λ＞1％，则转至开始迭代步骤，并用实际冷气量更新预估冷气量直至λ≤1％。该分析方法适用于不同冷却结构的涡轮叶片，适用范围更广。

技术领域

本公开涉及涡轮叶片冷却分析技术领域，具体涉及一种涡轮叶片冷气量与冷效特性分析方法。

背景技术

提高涡轮前温度是研制先进航空发动机的关键因素之一，越来越高的涡轮前进口温度需要更为先进的冷却技术，而高精度的冷却分析技术是先进冷却设计技术的关键技术之一。提高涡轮叶片冷气量分析精度在发动机一维设计阶段，对发动机性能的准确评估具有重要意义。

现有的涡轮叶片，在一维设计阶段时，其冷气量评估方法主要采用相似叶片当量冷气量类比法。类比法主要是通过参考现有的成熟冷却叶片，在发动机功率及涡轮前进口温度水平相当的情况下，通过相同的当量冷气量反算出实际叶片的冷气流量。当量冷气量的定义中，主要考虑了燃气侧的换热系数和换热面积两个因素，并无冷却内腔的因素。因此当量冷气量类比法仅适用于采用相同的冷却结构的涡轮叶片冷气量及冷效计算。此外，基于当量冷气量的类比法，其热平衡是基于燃气侧的对流换热与冷气侧的蓄热量相平衡的热平衡路线，忽略了叶片壁面内的导热平衡及内腔的流动换热平衡，预估精度受到内腔冷却效率偏差的巨大影响。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种轮叶片冷气量与冷效特性分析方法，其分析结果准确且适用范围广。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，本公开提供一种涡轮叶片冷气量与冷效特性分析方法，包括：

获取所述涡轮叶片的燃气侧进口参数、一维流道参数、叶片参数和燃气侧换热系数h_g；

确定所述涡轮叶片的冷却设计参数；

开始迭代步骤，确定预估冷气量

根据所述燃气侧进口参数、所述一维流道参数、所述叶片参数、所述燃气侧换热系数h_g、所述冷却设计参数和所述预估冷气量获得实际冷气量

获取所述预估冷气量与所述实际冷气量的差值x，以及所述预估冷气量和所述实际冷气量的平均值y，令

比较λ与1％的大小；

若λ≤1％，则输出所述实际冷气量与冷却设计参数，获得所述涡轮叶片冷气量与冷效特性分析结果；若λ＞1％，则转至开始迭代步骤，并用所述实际冷气量更新所述预估冷气量直至λ≤1％。

在本公开示例性实施例中，根据所述燃气侧进口参数、所述一维流道参数、所述叶片参数、所述燃气侧换热系数h_g、所述冷却设计参数和所述预估冷气量获得实际冷气量包括：

根据所述一维流道参数和所述叶片参数获得所述涡轮叶片的燃气侧换热面积A_g，并根据所述燃气侧进口参数、所述燃气侧换热系数h_g和所述冷却设计参数获得所述涡轮叶片的燃气侧换热量Q₁；