[发明专利]一种无导叶对转涡轮一维气动设计方法

权利要求书

1.一种无导叶对转涡轮一维气动设计方法，其特征在于，该方法中，对于无导叶对转涡轮，推导出涡轮的出功比、高压涡轮效率、低压涡轮效率、涡轮总效率这几个参数随基元级的气动性能参数的变化，从而基于基元级的气动性能参数设计涡轮的出功比、高压涡轮效率、低压涡轮效率、涡轮总效率这几个参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法中，设高压动叶、低压动叶圆周速度分别为U_A、U_B，则基元级的气动性能由以下7个变量确定，分别是：

第一级静叶出口气流角α₁；

流量系数φ＝C_1z/U_A；

动叶出口相对气流角β₂；

高压级轴向速度比K₂₁＝C_2z/C_1z；

高压动叶与低压动叶圆周速度比U_AB＝U_A/U_B；

轴向速度比K₄₃＝C_4z/C_3z；

出口绝对气流角α₄；

其中，C表示绝对速度，下标1、2、3、4分别表示高转进口、高转出口、低转进口、低转出口，下标Z表示轴向速度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法中，进一步定义高压涡轮的载荷系数为：

其中，L_uA为高压涡轮轮缘功；ΔC_uA为高转扭速；

上式中

C_2u为高转出口切向速度；W_2u为高转出口速度周向分量；W_2z为高转出口速度轴向分量；

定义低压涡轮的载荷系数为：

L_uB为低转涡轮轮缘功；ΔC_uB为低转扭速；C_3u、C_4u为低转进口、低转出口切向速度；α₃为低压涡轮转子进口绝对气流角；

对于涡轮基元级，采用如下效率定义公式：

L_u为涡轮轮缘功；L_r为涡轮损失功率；W₂为高转出口速度；

在基元级假设下，对转涡轮高压级的效率为：

上式中

其中，ΔC_uA为高转扭速；W₂为高转出口速度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对于低压涡轮，进一步得到涡轮的效率为：

上式中

ψ_A，ψ_B分别为静叶速度系数、第一级动叶速度系数、第二级动叶速度系数。W₄为低转出口速度；W_4u为低转出口切向速度；W_4z低转出口轴向速度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步得到高低压涡轮出功比为：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步得到涡轮的总效率表示为：

从而涡轮的出功比、高压涡轮效率、低压涡轮效率、涡轮总效率等参数，均可由所述7个变量计算出来。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，高低压涡轮落压比分别为1.97和3.2，转速分别为48491RPM和35000RPM时，选取α₁＝16度，β₂＝161.5度，K₄₃＝1。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于总效率和出功比的影响选择流量系数。