[发明专利]基于特征值理论的多级轴流压气机失速边界的预测方法

摘要

本发明涉及一种多级轴流压气机失速边界的预测方法，包括：根据轴流压气机旋转失速先兆的情况，采用小扰动理论，建立刻画流场的三维可压缩Euler方程；运用谐波分解和色散关系，并在每一个流域的轮毂和叶尖处都建立边界条件；将转子和静子采用三维半激盘模型进行模化，并在界面处采用模态匹配技术、守恒定律以及压气机损失特性的表征条件，得到求解线化流场的特征值问题；求解该特征值问题得到压缩系统的特征扰动频率，并且通过特征扰动频率判断系统稳定性，判断标准：扰动频率ω为复数，表示为ω＝ω_R+iω_I；当频率的虚部ω_I＞0时，扰动随时间发展是衰减的，系统稳定；反之ω_I<0，扰动随时间放大，系统失稳。本发明可用于多级轴流压气机旋转失速稳定性的预测。

主权项

1.一种多级轴流压气机失速边界的预测方法，包括：根据轴流压气机旋转失速先兆的情况，采用小扰动理论，建立刻画流场的三维可压缩Euler方程；运用谐波分解和色散关系，并在每一个流域的轮毂和叶尖处都建立边界条件，其中，每一个流域的解为由可沿上游和下游传播的压力扰动波和随主流速度传播的涡波、熵波组成；将转子和静子采用三维半激盘模型进行模化，并在界面处采用模态匹配技术、守恒定律以及压气机损失特性的表征条件，得到求解线化流场的特征值问题；通过求解该特征值问题得到压缩系统的特征扰动频率，并且通过特征扰动频率判断系统稳定性，系统稳定性的判断标准：在稳定性模型中假定所有扰动量都含有随时间的变化项e^iωt，其中扰动频率ω为复数，表示为ω＝ω_R+iω_I；因此当频率的虚部ω_I＞0时，扰动随时间发展是衰减的，系统稳定；反之ω_I＜0，扰动随时间放大，系统失稳；其中，多级轴流压气机划分为叶片区和非叶片区，并设流动为无粘绝热可压缩流动，主流为均匀流，且着眼于压气机失速先兆的情况，即线性小扰动假设；在非叶片区中，主流速度是二维的，忽略径向主流速度；扰动速度为三维扰动；在叶片区中，将有弯度和扭转的叶片用平板叶栅代替，内部的主流速度为一维的，同样的忽略径向主流速度，考虑径向扰动速度的影响。