【技术实现步骤摘要】
轴流压气机拟S1流面反问题设计方法
本专利技术涉及单/多叶片排/多级风扇/压气机气动设计，特别是一种拟S1流面反问题叶片的设计方法。
技术介绍
众所周知，压气机部件性能对航空发动机总体性能起着决定性作用。轴流压气机作为航空发动机中最具挑战性的设计部件之一，气流在其复杂几何边界条件内部的流动呈现出明显的三维粘性特征和非定常性；除此之外，在超/跨声速压气机中，激波的存在会导致气流的强逆压梯度，进而容易诱发流动分离，再加上激波/附面层的相互作用，使得气流在压气机内部的流动更加复杂；高速旋转的压气机在运行过程中难免会出现结构不稳定、结构过度变形和气动失速、喘振等不稳定现象，这使得气流在压气机内部的流动变得极其复杂，为压气机的设计带来了严峻的挑战。如何通过新设计方法/新设计手段不断提升压气机气动性能一直是设计人员的不懈追求，当代高性能压气机要求压气机用尽可能少的级数实现更高的压比，以减小发动机整体的重量；要求压气机能够实现更宽广的稳定工作范围，以适应各种飞行条件；要求压气机具有更高的热力效率，以实现更高的能量转换率，这些要求均...
【技术保护点】
1.一种轴流压气机拟S1流面反问题设计方法，其特征在于包括下述步骤：/n步骤1：选定要进行反问题设计研究的轴流压气机叶片，计算确定设计截面拟S1流面在子午平面内上下型线的坐标：/n
【技术特征摘要】
1.一种轴流压气机拟S1流面反问题设计方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：选定要进行反问题设计研究的轴流压气机叶片，计算确定设计截面拟S1流面在子午平面内上下型线的坐标：
rs+rh＝2rm(2)
其中，AS1代表拟S1流面环面面积，rs和rh分别代表拟S1流面上下型线半径坐标，rs-rh代表拟S1流面厚度，rm代表拟S1流面平均半径，轴流压气机叶片轮毂和叶尖半径会随着轴向坐标的变化而变化，通过线性插值得到拟S1流面平均半径rm：
rm＝χ·rhub+(1-χ)·rtip(3)
其中，χ∈[0,1],代表流面系数,rhub和rtip分别表示叶片轮毂和叶尖的半径，将式(3)带入式(2)，联立式(1)进行求解，得到拟S1流面上下型线坐标为：
步骤2：通过Numeca中AutoGrid5模块进行拟S1流面的构造，将rs和rh沿轴向坐标的变化写入初始几何GeomTurbo文件中，并导入AutoGrid5模块生成结构化网格拓扑结构，输出Plot3D格式的网格文件，将Plot3D网格文件转化为.dat的网格文件，并将叶片排定义、边界条件定义和其他参数设定分别对应输出到BladeRowDefinition.dat、BoundaryDefinition.dat、和Config.dat中，同时，通过时间推进方法求解全三维粘性控制方程，实现复杂跨音流场的定常求解，将经过CIDS配置的网格文件，对初始叶型进行全三维粘性流场数值模拟，获得流场流动情况以及原始载荷、静压、压比等流动参数分布；
步骤3：通过参数化方法，采用B样条曲线重新构造新的载荷分布曲线，或是通过现有原始载荷分布基础之上进行调整得到新的载荷分布曲线；
对新的载荷分布曲线采用三点加权参数化光顺方法进行：
其中，Pinew表示光顺后的载荷值，Pi表示研究点当前的载荷值，Pi-1和Pi+1分别表示研究点的前一点和后一点载荷值，ω为光顺因子，取值范围为(3，20)，取值越小，表示对载荷分布的光顺幅度越大；
步骤4：将目标载荷分布进行反问题计算，通过载荷与中弧面之间的定量关系，计算得到拟S1流面中弧面虚拟移动速度及相应的虚拟位移，计算公式如下：
其中上标正、负号分别代表吸力面和压力面参数，表示拟S1流面吸、压力面法向虚拟移动速度，Δpsp代表目标载荷，(p+-p-)表示实际计算载荷...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴虎，杨晨，李进广，张莹，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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