[发明专利]航空轴流压气机复杂进气畸变下动态失速过程预测方法

权利要求书

1.航空轴流压气机复杂进气畸变下动态失速过程预测方法，其特征在于，

步骤1，提取轴流压气机叶片中弧面几何坐标、叶型几何参数及子午流道数据，构建轴流压气机三维计算域，所述的三维计算域包括轴流压气机的叶片区域和无叶区域，所述叶型几何参数包括栅距g、弦长c、弯角ζ、最大厚度a和叶片几何角κ，子午流道数据包括轮毂及轮缘型线几何坐标；

步骤2，以三维彻体力模型为基础，针对叶片区域构建含分布式力源的三维非定常可压缩流动控制方程，所述分布式力源是指瞬时叶片力F，具体包括叶片区域中单位体积气体受到的轴向瞬时叶片力F_z、单位体积气体受到的周向瞬时叶片力F_θ及单位体积气体受到的径向瞬时叶片力F_r；

步骤3，构建准稳态叶片力源；

步骤3.1，构建损失系数及落后角δ与基元流道进口攻角i、马赫数Ma以及叶型几何参数的定量解析关系；

步骤3.2，将准稳态叶片力F^ss分解为转折力和损失力f，写为：所述损失力f用于模拟叶片附面层流动相关气流损失，由基元流道损失系数确定；所述转折力用于控制叶片区内气流运动方向，由叶片几何角叠加落后角δ确定；

步骤4，通过一阶滞后响应函数对准稳态叶片力进行非定常响应修正获得瞬时叶片力，如下式：

其中，F为瞬时叶片力，t为时间，Ω为转子叶片旋转角速度，θ为周向坐标系，F^ss为准稳态叶片力，τ＝c_m/v_m为滞后响应时间常数，c_m为叶型子午弦长，v_m为子午速度；

步骤5，采用零维节流阀模型确定压气机动态失速过程中的出口压力边界；

步骤6，在计算域进口给定总压、总温及进气方向的径向-周向二维空间分布高自由度描述压气机复杂进气畸变条件；通过调节阀门系数K_t进行数值节流逼近压气机失稳边界，基于时间推进求解获得航空轴流压气机动态失速的时空演化过程。

2.根据权利要求1所述航空轴流压气机复杂进气畸变下动态失速过程预测方法，其特征在于，步骤2中，所述含分布式力源的三维非定常可压缩流动控制方程为：

其中，b表示叶型堵塞系数，ρ表示气流密度，v_z、v_θ和v_r分别为轴向、周向及径向气流速度，e^*为单位质量气流总能量，p为气流静压，h^*为单位质量气流总焓，Ω为转子叶片旋转角速度，z、θ及r分别表示轴向、周向及径向坐标，F_z、F_θ及F_r即为单位体积气体受到的轴向、周向及径向瞬时叶片力；

叶型堵塞系数b定义为：

b＝N|θ_p-θ_s|/2π

其中N表示叶片数目，θ_p及θ_s分别表示叶片压力面和吸力面周向坐标。

3.根据权利要求1所述航空轴流压气机复杂进气畸变下动态失速过程预测方法，其特征在于，步骤3.1中的损失系数及落后角δ与基元流道进口攻角i、马赫数Ma以及叶型几何参数的定量解析关系，通过真实平面叶栅实验数据或高阶CFD参数化数值分析获取。