【技术实现步骤摘要】
轴流压气机流线流动稳定性预测方法
本公开涉及航空发动机的压气机领域，尤其涉及一种轴流压气机流线流动稳定性预测方法及装置。
技术介绍
目前，压气机的旋转失速问题仍然是叶轮机领域的重大技术难题。尽管各国研究人员对旋转失速的发生机理进行了大量研究，但由于缺乏快速有效可靠的压气机失稳点预测工具，依然无法在压气机设计阶段就对其稳定裕度进行评估，从而有效地兼顾到所设计压气机的流动稳定性问题，也就是在压气机设计体系中包含稳定性设计。而当压气机设计成型进行实验的时候，压气机设计师只能被动地接受实验结果，一旦稳定裕度不足，要么采取机匣处理、可调静子等补救措施，要么重新设计，因为压气机的稳定裕度直接决定了航空发动机是否能够安全稳定运行。无论采用哪种方法进行补救，既耗时又耗力，新设计的压气机又有可能出现同样裕度不足的问题，这让压气机在稳定裕度方面的设计只能依靠研究过程中所积累的经验来完成。前面提到，要想解决这一问题，必须发展快速可靠的压气机流动稳定性预测工具，在设计阶段就对设计方案进行评估从而指出其不足之处以指导压气机稳定裕度设计。目前，...
【技术保护点】
1.轴流压气机流线流动稳定性预测方法，其特征在于，包括：/n获取压气机内部二维定常背景流场；/n构建带力源项的Navier-Stokes方程；/n将Navier-Stokes方程在流线坐标系下展开得到主控方程；/n将主控方程中的瞬态物理量表示成背景流与小扰动的线性叠加，基于所述背景流与小扰动的线性叠加将主控方程线化；/n基于轴对称假设，获得用于表达小扰动量与扰动量幅值、特征值和扰动周向波数的关系的小扰动量表达式；/n将小扰动量表达式代入线化后的主控方程得到第一特征值方程；/n基于第一特征值方程和压气机内部二维定常背景流场得到特征值虚部；/n判断特征值虚部是否大于零，若特征值...
【技术特征摘要】
1.轴流压气机流线流动稳定性预测方法，其特征在于，包括：
获取压气机内部二维定常背景流场；
构建带力源项的Navier-Stokes方程；
将Navier-Stokes方程在流线坐标系下展开得到主控方程；
将主控方程中的瞬态物理量表示成背景流与小扰动的线性叠加，基于所述背景流与小扰动的线性叠加将主控方程线化；
基于轴对称假设，获得用于表达小扰动量与扰动量幅值、特征值和扰动周向波数的关系的小扰动量表达式；
将小扰动量表达式代入线化后的主控方程得到第一特征值方程；
基于第一特征值方程和压气机内部二维定常背景流场得到特征值虚部；
判断特征值虚部是否大于零，若特征值虚部大于零，则判断压气机流线流动不稳定，否则，判断压气机流线流动稳定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取压气机内部二维定常背景流场包括：获得三维定常流场，将三维定常流场按如下公式进行周向密度加权平均以得到压气机内部二维定常背景流场；
其中，q表示定常背景流物理量，ρ表示流体密度，表示周向平均后的背景流物理量，表示流体平均密度，θ表示周向坐标，下标s表示叶片的吸力面，p表示叶片的压力面。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Navier-Stokes方程包括：
连续方程：
动量方程：
能量方程：
其中，ρ表示流体密度,t表示时间，表示绝对坐标系下的速度矢量，∏表示流体微团表面应力张量,表示叶片力矢量，e表示内能。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流体微团表面应力张量通过如下公式表示；
∏＝-pδ
其中，p表示流体微团表面压力，δ为3阶单位阵。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于轴对称假设，获得用于表达小扰动量与扰动量幅值、特征值和扰动周向波数的关系的小扰动量表达式包括：
基于轴对称假设，获得如下小扰动量表达式，
其中，q′表示小扰动量，表示扰动量幅值，ω表示特征值，m表示扰动周向波数，θ表示周向坐标，t表示时间，r表示径向坐标，z表示轴向坐标。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将小扰动量表达式代入线化后的主控方程得到第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓峰，许登科，孙大坤，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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