[发明专利]一种多级轴流压气机的级特性匹配方法

说明书

本发明属于压气机性能仿真领域，涉及一种多级轴流压气机的级特性匹配方法,包括选择级特性一维计算参数；获取多级轴流压气机各级转子叶片上进口方向且位于中经位置的级特性一维计算参数值；定义多级轴流压气机第一级的级特性一维计算参数值为进口条件，定义第一级外其他级的级特性一维计算参数值为进口边界条件；计算第一级外其他级的单级特性值，计算第一级的单级特性值和多级轴流压气机的联算级特性值；用联算级特性值和单级特性值绘制多级轴流压气机各级的级特性分析曲线；对多级轴流压气机的级间参数匹配进行判断。本发明设计的级特性匹配方法能够快速分析多级轴流压气机设计方案中的级特性匹配，对压气机级间参数匹配性的判断有重要作用。

技术领域

本发明属于压气机性能仿真领域，涉及多级轴流压气机级匹配设计及分析技术，具体涉及一种多级轴流压气机的级特性匹配方法。

背景技术

轴流式压气机是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片将从周围大气中吸入空气进行增压后供给燃烧室的部件，为了生成高压空气常在主轴轴向装有多级叶轮形成多级轴流压气机。且随着新一代先进战斗机大功率状态高单位推力和部分功率状态低耗油率的要求，航空先进国家的有关研究机构开展了带核心机驱动风扇级（Core Driven FanStage，简称CDFS）的发动机研制和设计工作，并在工程中实现了应用。

CDFS是在双涵道中将风扇部件分为前后两部分，前一部分由低压涡轮驱动，后一部分由核心机（即高压涡轮驱动），因此将由核心机驱动的风扇级称为核心机驱动风扇级。CDFS与压气机串装设计中，CDFS与压气机在同一根轴上，且两者之间存在一个第二涵道，因此工作时会出现物理转速一致而物理流量不一致的情况，因此只有解决了CDFS与压气机之间的匹配问题才能确保CDFS串装压气机稳定、高效工作。

在多级轴流压气机和CDFS串装压气机设计中，级间参数匹配是设计工作的重中之重，也是最困难的部分。任意级的参数选择不合适将导致该级的性能降低，甚至影响其他多排叶片的运行状况，使其运行参数与设计参数偏离，从而导致压气机整机性能无达到设计目标，目前通常采用三维方法对进行级特性匹配分析，虽然其分析结果比较精确，但是存在设计复杂难度大、计算速度慢效率低等问题。

发明内容

为了解决多级轴流压气机的级间性能匹配分析设计复杂、难度大、效率低的问题，本发明公开了一种简便、快速、高效、准确的多级轴流压气机的级特性匹配方法，其采用一维特性计算程序，能够快速分析多级轴流压气机中级特性匹配，对压气机级间参数匹配性的判断有重要作用。

实现发明目的的技术方案如下：一种多级轴流压气机的级特性匹配方法,包括以下步骤：

步骤1、在S₂流面设计过程中，选择多级轴流压气机的级特性一维计算参数；

步骤2、获取多级轴流压气机各级转子叶片上进口方向且位于中经位置的级特性一维计算参数值；

步骤3、定义多级轴流压气机第一级的级特性一维计算参数值为进口条件，并定义多级轴流压气机第一级外其他级的级特性一维计算参数值为进口边界条件；

步骤4、基于进口边界条件计算第一级外其他级的单级特性值，基于进口条件计算第一级的单级特性值和多级轴流压气机的联算级特性值；

步骤5、基于联算级特性值和单级特性值，绘制多级轴流压气机各级的级特性分析曲线；

步骤6、依据多级轴流压气机各级的级特性分析曲线，对多级轴流压气机的级间参数匹配进行判断。

本发明设计的多级轴流压气机的级特性匹配方法的原理是：根据一维特性计算方法，计算多级轴流压气机各单级特性和整台压气机的联算级特性，将单级特性和联算级特性绘制到同一个图中形成级特性分析曲线，可以对多级轴流压气机各个级的匹配性能进行快速高效的分析，对轴流压气机级间参数匹配性的判断有重要作用。