[发明专利]一种泵喷推进器非定常宽带激励力的评估方法

权利要求书

1.一种泵喷推进器非定常宽带激励力的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：

分别计算泵喷推进器中各部件的湍流波数谱，所述部件包括转子、定子和导管；

分别计算并修正泵喷推进器中各部件的流体动力响应函数；

基于所述湍流波数谱和修正后的流体动力响应函数分别计算各部件的非定常低频宽带激励力；

将所述转子、定子和导管的非定常低频宽带激励力进行叠加，得到所述泵喷推进器的非定常低频宽带激励力；

其中，所述分别计算泵喷推进器中各部件的湍流波数谱，包括：

对于所述转子，获取转子盘面处的湍流特征参数；对于所述定子，获取靠近定子盘面前方的湍流特征参数；对于所述导管，获取导管进口前方的湍流特征参数；其中，所述湍流特征参数包括湍流度和湍流积分长度，盘面为转子叶片或定子叶片的旋转面；

对所述湍流积分长度进行修正，表达式为：

其中，Λ为相应位置的湍流积分长度，Λ′为相应位置修正后的湍流积分长度，α_c为一常数，k₁为与泵喷推进器转子的角频率有关的波矢量向量；

基于相应的所述湍流度和修正后的湍流积分长度分别计算所述泵喷推进器中转子、定子和导管的湍流波数谱，表达式为：

其中，k₁,k₂,k₃为三个方向的波矢量向量，且为相应位置的湍流脉动速度的均方值，且ε为相应位置的湍流度，U为前方来流水速。

2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述基于所述湍流波数谱和修正后的流体动力响应函数分别计算各部件的非定常低频宽带激励力，包括，对于所述转子：

将所述转子视为普通旋转机械，利用机翼薄翼理论，结合转子盘面处的湍流波数谱和转子叶片对应的修正后的流体动力响应函数，计算出转子叶片对应径向单位长度的上下表面的压力差，基于所述压力差计算得到转子叶片对应径向单位长度的非定常低频宽带激励力，且计算时考虑前方来流水速和转子旋转效应；

对单位长度的非定常低频宽带激励力沿转子叶片的桨毂到叶梢进行积分，得到一片转子叶片的非定常低频宽带激励力；将所有转子叶片的非定常低频宽带激励力进行叠加，得到所述泵喷推进器中转子的非定常低频宽带激励力。

3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述基于所述湍流波数谱和修正后的流体动力响应函数分别计算各部件的非定常低频宽带激励力，包括，对于所述定子：

将所述定子视为转速为零的旋转机械，利用机翼薄翼理论，结合靠近定子盘面前方的湍流波数谱和定子叶片对应的修正后的流体动力响应函数，计算出定子叶片对应径向单位长度的上下表面的压力差，基于所述压力差计算得到定子叶片对应径向单位长度的非定常低频宽带激励力，且计算时仅考虑前方来流水速；

对单位长度的非定常低频宽带激励力沿定子叶片的桨毂到叶梢进行积分，得到一片定子叶片的非定常低频宽带激励力；将所有定子叶片的非定常低频宽带激励力进行叠加，得到所述泵喷推进器中定子的非定常低频宽带激励力。

4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述基于所述湍流波数谱和修正后的流体动力响应函数分别计算各部件的非定常低频宽带激励力，包括，对于所述导管：

所述导管展开后将其视为带有厚度的平板，所述平板的展长作为所述导管的周长，利用机翼薄翼理论，结合导管进口前方的湍流波数谱和导管对应的修正后的流体动力响应函数，计算出导管剖面周向单位长度的上下表面的压力差，基于所述压力差计算得到导管剖面周向单位长度的非定常低频宽带激励力，且计算时仅考虑前方来流水速；

对单位长度的非定常低频宽带激励力沿所述平板的展长方向进行积分，得到所述泵喷推进器中导管的非定常低频宽带激励力。