一种轴心式离心通风器阻力计算方法技术

本申请提供了一种轴心式离心通风器阻力计算方法，包括：根据轴心式离心通风器的结构形式及流过于轴心式离心通风器的气流流向，确定轴心式离心通风器的孔径单元的排布，构建阻力特征单元网络框架；根据所述阻力特征单元的结构参数和运行参数，确定相应的阻力特征单元的参数值；确定轴心式离心通风器的工作环境；根据工作环境下的参数值计算孔径单元阻力及具有多个孔径单元的轴心式离心通风器整体阻力。本申请所提供的方法可依据轴心式离心通风器结构特征和尺寸，通网络架构搭建，直接获得轴心式离心通风器阻力理论表达式，计算方法简单、高效，适用于全工况下的阻力计算。适用于全工况下的阻力计算。适用于全工况下的阻力计算。

【技术实现步骤摘要】
一种轴心式离心通风器阻力计算方法


[0001]本申请属于轴心式离心通风器
，特别涉及一种轴心式离心通风器阻力计算方法。

技术介绍

[0002]轴心式离心通风器是航空发动机中应用最为广泛的一种通风器，其阻力特性是润滑通风系统最重要的设计指标。目前轴心式离心通风器阻力的获取方法主要有仿真分析法和试验拟合法。仿真分析法主要通过计算机软件模拟轴心式离心通风器运行工况获得其阻力特性，需采用CAD类软件进行建模、网格划分类软件进行网格划分和CFD类软件进行仿真分析，即可得到轴心式离心通风器在特定转速和环境条件下的阻力大小；试验拟合法一般通过轴心式离心通风器试验件，在试验器上通过模拟使用工况获得其阻力特性。上述两种方法均可以得到轴心式离心通风器在固定转速、流量、压力和温度条件下的阻力值。
[0003]然而仿真分析法需进行模型建立、网格化分和仿真分析等步骤，计算过程较为复杂、周期长且只能获得固定条件下的离散点，需投入大量的人力和时间，效率较低。而试验拟合法通过试验件在试验器上测得通风器的阻力值，需投入试验件、试验设备和试验人员，只能获取固定条件下离散的阻力点，拟合得到通风器在固定工作条件下的阻力特性，其拟合精度与试验设备的精度、试验人员技能和试验点的选取有密切关系，成本较高且效率较低；若通风器结构发生改变，则试验结果将失去参考价值；
[0004]目前航空发动机润滑系统在方案设计阶段，需要对发动机典型剖面内多达数十个状态点进行计算和评估，且需不断对系统方案进行调整和改进，上述两种方法成本高、周期长和适用性差，已不符合现代发动机通风系统的设计需求。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供了一种轴心式离心通风器阻力计算方法，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题。
[0006]本申请的技术方案是：一种轴心式离心通风器阻力计算方法，包括：
[0007]根据轴心式离心通风器的结构形式及流过于轴心式离心通风器的气流流向，确定轴心式离心通风器的孔径单元的排布，构建阻力特征单元网络框架；
[0008]根据所述阻力特征单元的结构参数和运行参数，确定相应的阻力特征单元的参数值；
[0009]确定轴心式离心通风器的工作环境；
[0010]根据工作环境下的参数值计算孔径单元阻力及具有多个孔径单元的轴心式离心通风器的整体阻力，其中，所述孔径单元阻力满足：
[0011][0012]式中，j表示孔径单元编号，ΔP
j
为对应编号下的孔径单元阻力，P
j
为对应编号下的孔径单元环境压力，λ
j
为对应编号下的孔径单元速度系数，T
j
为对应编号下的孔径单元静温，T
j*
为对应编号下的孔径单元总温，R为气体常数，k为气体常数，χ
j
为对应编号下的孔径单元旋转修正系数，f
1j
为对应编号下的孔径单元进口修正系数，f
2j
为对应编号下的孔径单元出口修正系数；
[0013]轴心式离心通风器的整体阻力ΔP
z
满足n为孔径单元数量，1≤j≤n。
[0014]在本申请中，对应编号孔径单元的旋转修正系数χ
j
满足：
[0015]若孔径单元在轴心式离心通风器的进口处，流体进入孔径单元的速度v与其切线速度u方向垂直，则旋转修正系数χ
j
按照速度系数β
uv
与旋转修正系数χ的曲线进行取值，其中速度系数β
uv
为流体进口流速v与单元旋转切向速度u的比值；
[0016]否则，旋转修正系数χ
j
取1。
[0017]在本申请中，对应编号孔径单元的进口修正系数f
1j
的算法为：
[0018][0019]式中，S
1j
为对应编号下的孔径单元流体进口面积，S
2j
为对应编号下的孔径单元面积，S
3j
为对应编号下的孔径单元流体出口面积，τ为进口填充系数，η为进口缓和系数。
[0020]在本申请中，对应编号孔径单元的进口修正系数f
2j
的算法为：
[0021][0022]式中，S
1j
为对应编号下的孔径单元流体进口面积，S
3j
为对应编号下的孔径单元流体出口面积。
[0023]在本申请中，所述气体常数k的取值为1.4。
[0024]在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种轴心式离心通风器，所述轴心式离心通风器的孔径单元阻力及具有多个孔径单元的轴心式离心通风器整体阻力通过如上任一所述的方法得到。
[0025]本申请所提供的方法可依据轴心式离心通风器结构特征和尺寸，通网络架构搭建，直接获得轴心式离心通风器阻力理论表达式，计算方法简单、高效；且本申请的方法可适用于全工况下的阻力计算，可获得任一条件下轴心式通风器的阻力值，且结构发生变化时，可直接修改相关的结构或特征参数，获得新的阻力特性；最后，本申请的方法在润滑系统设计过程中，可根据性能需求调整和改进阻力特性，且适用于系统的多点仿真计算和评估，具有较强的适用性，大大缩短了计算成本和计算周期。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0027]图1为本申请的轴心式离心通风器阻力计算方法流程图。
[0028]图2为本申请中的轴心式离心通风器孔径单元示意图。
[0029]图3为本申请一实施例的旋转修正系数与速度系数曲线图。
[0030]图4为本申请一实施例的进口填充系数与长径比曲线图。
[0031]图5为本申请一实施例的进口缓和系数与圆角比曲线图。
具体实施方式
[0032]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0033]本申请提供的轴心式离心通风器阻力计算方法，其主要包括孔径单元的阻力计算和轴心式离心通风器总阻力(多个孔径单元的阻力之后)的计算。
[0034]如图1所示，本申请的轴心式离心通风器阻力计算方法包括如下步骤：
[0035]步骤1：搭建阻力特征单元网络架构
[0036]根据轴心式离心通风器的结构形式，按气流方向自底向上或自顶向下确定孔径单元的排布和连接方式，搭建阻力特征单元网络架构。
[0037]如图1所示为本申请一实施例的典型轴心式离心通风器结构，孔径单元1主要由圆形或具有一定规则形状的孔径通道产生，流体2在经过孔径单元1时流道会产生突缩和突扩。孔径单元进口流道面积3为S1，孔径单元流道面积4为S2，孔径单元出口面积5为S3，孔径单元长度6为l。
[0038]步骤2：阻力特征单元结构尺寸参数
[0039]根据各阻力单元结构参数和运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴心式离心通风器阻力计算方法，其特征在于，包括：根据轴心式离心通风器的结构形式及流过于轴心式离心通风器的气流流向，确定轴心式离心通风器的孔径单元的排布，构建阻力特征单元的网络框架；根据所述阻力特征单元的结构参数和运行参数，确定相应的阻力特征单元的参数值；确定轴心式离心通风器的工作环境；根据工作环境下的参数值计算孔径单元阻力及具有多个孔径单元的轴心式离心通风器的整体阻力，其中，所述孔径单元阻力满足：式中，j表示孔径单元编号，ΔP
j
为对应编号下的孔径单元阻力，P
j
为对应编号下的孔径单元环境压力，λ
j
为对应编号下的孔径单元速度系数，T
j
为对应编号下的孔径单元静温，T
j*
为对应编号下的孔径单元总温，R为气体常数，k为气体常数，χ
j
为对应编号下的孔径单元旋转修正系数，f
1j
为对应编号下的孔径单元进口修正系数，f
2j
为对应编号下的孔径单元出口修正系数；轴心式离心通风器的整体阻力ΔP
z
满足n为孔径单元数量，1≤j≤n。2.如权利要求1所述的轴心式离心通风器阻力计算方法，其特征在于，对应编号孔径单元的旋转修正系数χ
j
满足：若孔径单元在轴心式离心通风器的进口处，流体进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆帅，谷俊，韩金在，刘向坤，张鹏发，王铭章，董云，苏常青，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：