[发明专利]基于总压损失控制的前置扩压器设计方法

摘要

基于总压损失控制的前置扩压器设计方法，涉及航空燃气涡轮机。提供简单有效，可以实现在前置扩压器设计初期对不同结构设计方案做出快速可靠的性能预估，可显著降低设计成本，提高设计可靠性的一种基于总压损失控制的前置扩压器设计方法。根据压气机出口尺寸确定前置扩压器进口尺寸H₀，根据燃气轮机整体设计长度要求确定前置扩压器长度L₀，在后续设计中H₀及L₀保持不变；根据扩压器内静压恢复系数C_P与扩张角θ关系式确定临界扩张角θ₀；根据临界扩张角θ₀，由几何关系确定扩压器前置段出口高度H临界值H_r，到此扩压器前置段几何参数确定完毕。

主权项

基于总压损失控制的前置扩压器设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)确定原始尺寸，具体方法为：根据压气机出口尺寸确定前置扩压器进口尺寸H₀，根据燃气轮机整体设计长度要求确定前置扩压器长度L₀，在后续设计中H₀及L₀保持不变；2)确定临界扩张角θ₀，具体方法为：根据多组计算及实验对比数据，临界扩张角θ₀预测公式为：$C_P=-\frac{4{\tan }^2}{H_0^2}{L_0}^2+\frac{2.95\tan \mathrm{\θ}}{H_0}{L}_0$其中，C_P为静压恢复系数，H₀为前置扩压器进口尺寸，L₀为前置扩压器长度，根据预测公式绘制静压恢复系数C_P与扩张角θ关系曲线，当静压恢复系数C_P最大时，对应的扩张角θ即为临界扩张角θ₀；3)确定前置扩压段出口高度H临界值H_r，具体方法为：根据几何关系，由求得H_r＝2tanθ₀·L₀+H₀，此值即为理论上保证扩压器内流动无分离的H临界值，且当H取H_r时，前置段静压恢复系数最高，总压损失最低，扩压器性能最好；至此，基于总压控制，前置扩压器3个几何参数H₀、L₀、H确定，初步几何设计完毕。