致流机性能建模制造技术

本发明专利技术题为致流机性能建模。本发明专利技术公开了一种确定具有与流场相互作用的转子的致流机的性能特性曲线的方法。所述方法包括：接收所述致流机的性能数据，所述性能数据包括在一个或多个定义的转子条件下所述致流机的所述转子的性能参数和质量流量的数据值，所述性能数据定义其中可识别公共转子条件的点的二维数据阵列；确定或接收所述转子下游的流的出口质量流量值；以及识别所接收的性能数据中的一个或多个点，并且基于所述点的出口质量流量值的相关性，从所述一个或多个点内插到不同转子条件下的对应的一个或多个点。

【技术实现步骤摘要】
致流机性能建模
本公开涉及对致流机进行建模，以理解或预测它们在其中感测/经验数据不可用的操作场景中的性能。
技术介绍
使用物理测试和计算建模的组合来评估压缩机和涡轮形式的致流机的性能和效率。所得到的数据被用作这种机器的设计过程的一部分，即为了针对给定的操作要求和条件以及在(例如，机器控制系统和/或用于监测设备健康的系统内)运行中优化设计。重要的是准确理解机器在整个操作范围内的性能，以便用作将来比较其他/感测数据的参考点。压缩机在整个操作包线内的行为通常根据性能参数(诸如压力比和扭矩)来描述，这些性能参数是作为操作条件的函数给出的，操作条件的特征在于压缩机校正的轴速度和压缩机入口校正的质量流量。通过绘制压缩机“特性曲线”，可以将这些数据制成表格或以图形格式显示出来，这些特性曲线是描述作为不同恒定轴速度值的入口校正的质量流量的函数的压缩机性能的线。这种格式的压缩机性能数据通常被称为“压缩机特性图”，并且在引擎性能建模工具内用于表征压缩机在一系列条件下的性能。压缩机性能数据通常从实验测试或分析方法中收集。由于这些方法的局限性，仅提供低至在测试期间达到的或通过所采用的分析方法可获得的最低压缩机速度下的压缩机特性图。这使得低至零速度的压缩机性能数据通常是不可用的。这些不可用的低速特性曲线通常被称为“亚怠速特性曲线”，因为它们与出现在怠速转速之下的引擎操作点相关联。图1中给出了压缩机压力比特性曲线和不同区域的表示，其示出了低至零压缩机速度的最低可用/测量特性曲线2和理论/预测特性曲线3。性能数据的该亚怠速区域可以根据功输入和压力上升而被分成三个不同的方案：-压缩机(总压力和总焓升)方案4；-搅拌器或桨叶(总压降和总焓升)方案5；以及，-涡轮(总压力和总焓降)方案6。后两个方案5、6之间的分界线是对应于在轴上没有净扭矩操作的稳态操作的点的轨迹。这条线被称为无扭矩风车线7。对应于零旋转速度的特性曲线也被称为由零速度线8表示的锁定转子特性曲线。为了开发能够预测低至零速度的引擎性能的引擎性能模型(即计算模型诸如“合成代码”或“引擎平台”)，需要一直延伸至零速度的压缩机特性图。由于该数据通常可能不可用，因此传统上使用少数方法来将性能数据扩展到较低的速度。此类方法依赖于外推现有数据。某些已知的方法试图通过包括压缩机锁定转子8和无扭矩转子7性能的一些计算来对此进行改进，这些计算然后被用于内插其余的数据。无论使用哪种方法，都需要某种形式的数据内插/外推。为此，需要限定连结不同速度特性曲线上的点的线。这些随后被用于以其他速度获得数据。这些线的使用来自于以可用于内插或加载到计算机程序中的方式将数据制成表格的需要。这些线通常被称为“β-线”或“R-线”，并且不具有任何物理含义。图2中示出了低至零速度的压缩机性能特性图，其中这些β-线9示出为将看似计算的锁定转子和风车线上的点与超怠速数据2连结。然后，由这些线可计算其余的亚怠速特性曲线3，即通过从已知特性曲线2或计算的零速度特性曲线8跟随β线9一定距离来确定β线9与亚怠速特征线3之间的交叉点1。通过参考如由一些现有计算模型所使用的表格化性能数据，可以进一步理解对这些β线的需要。如果根据校正的入口流量和压缩机速度将压缩机压力比制成表格，则由于特性曲线在不同速度下不跨越相同的流量，所述表中会出现未限定的区域。图3示出了数据的此类制表。左侧的表示出了如果在不同恒定速度的特性曲线之间尝试内插将会发生的布置，而右侧的表示出了使用无扭矩风车特性曲线(其不是恒定速度)的内插的情况。如图3所示，由于压缩机失速和阻塞区域妨碍了入口流量和速度的组合的操作，因此出现了未限定的区域。这在表格数据中产生对角线形状。根据现有技术方法，为不同的平行对角线分配值限定了图2中使用的β-线1。通过将这些分配给每个对角线，可根据校正的轴速度和β作为输入参数将数据重新制成表格，从而消除未限定区域。这如图4所示。这些β-线是纯人工构造以允许数据的操纵。虽然使用β线用于内插目的是已知的，但不存在用于限定和应用它们的标准方法。β线的随机布置提供了可变形状和可变结果，从而限制了它们在特定应用中的使用。美国专利US5269136和US4541237公开了亚怠速性能数据例如在控制策略中的某些使用。US5269136A公开了在涉及可变面积排气喷嘴控制和燃料输送控制的系统中的使用，以提供稳定性增强和旋转失速恢复。US4541237公开了用于涡轮引擎的亚怠速控制，该涡轮引擎涉及用于压力限制器的阀系统和传感器系统。这两个文档都没有讨论如何创建压缩机特性图。虽然引入β线允许以可以内插的方式对数据进行制表，但是存在的问题在于无法区分不同布置在压缩机特性图上的位置。β线1与底层特性曲线2的交叉创建了坐标系，内插沿该坐标系发生。在执行内插时，假定函数关系连结相同人工β线1上的点，使得这些β线的位置影响内插特性曲线的形状。然而，无法确定所选择的β线定义是准确的。可尝试β线形状的显著变型，从而为亚怠速区域创建不同的特性图，并且最有希望的β线和相关联的特性图的选择至少部分地取决于工程师的判断。已经发现，当压缩机特性图用于工程目的(诸如致流机的设计、健康监测和/或控制)时，β线形状/安置的可能变型以及由此产生的导出/理论特性曲线的差异会产生显著影响。已经发现，β线安置的问题对于性能数据的阻塞区域尤其麻烦。本公开的目的是提供一种对致流机进行建模的方法，该方法克服或减轻上述问题中的一个或多个问题。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种确定具有与流场相互作用的转子的致流机的性能特性曲线的方法，该方法包括以下步骤：接收致流机的性能数据，该性能数据包括在一个或多个定义的转子条件下致流机的转子的性能参数和质量流量的数据值，该性能数据定义其中可识别公共转子条件的点的二维数据阵列；确定或接收所述转子下游的流的出口质量流量值；以及识别所接收的性能数据中的一个或多个点，并且基于所述点的出口质量流量值的相关性，从所述一个或多个点内插到不同转子条件下的对应的一个或多个点。根据第二方面，提供了一种数据载体或计算机存储介质，该数据载体或计算机存储介质包括用于数据处理器的机器可读指令，以通过以下方式确定具有与流场相互作用的转子的致流机的性能特性曲线：接收致流机的性能数据，该性能数据包括在一个或多个定义的转子条件下致流机的转子的性能参数和质量流量的数据值，该性能数据定义其中可识别公共转子条件的点的二维数据阵列；确定或接收所述转子下游的流的出口质量流量值；识别所接收的性能数据中的一个或多个点，并且基于所述点的所述出口质量流量值的相关性，从所述一个或多个点内插到不同转子条件下的对应的一个或多个点。根据第三方面，提供了一种用于分析致流机行为的系统，该系统包括：致流机，该致流机具有被布置成在使用中与流场相互作用的转子和用于感测转子和可操作转子条件的性能参数值的多个传感器；以及数据处理器，该数据处理器被布置成在一个或多个定义的转子条件值处接收致流机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定具有与流场相互作用的转子的致流机的性能特性曲线的方法，所述方法包括以下步骤：/n接收所述致流机的性能数据，所述性能数据包括在一个或多个定义的转子条件下所述致流机的所述转子的性能参数和质量流量的数据值，所述性能数据定义其中可识别公共转子条件的点的二维数据阵列；/n确定或接收所述转子下游的流的出口质量流量值；以及/n识别所接收的性能数据中的一个或多个点，并且基于所述点的所述出口质量流量值的相关性，从所述一个或多个点内插到不同转子条件下的对应的一个或多个点。/n

【技术特征摘要】
20200121 GB 2000875.1;20191129 GR 201901005411.一种确定具有与流场相互作用的转子的致流机的性能特性曲线的方法，所述方法包括以下步骤：
接收所述致流机的性能数据，所述性能数据包括在一个或多个定义的转子条件下所述致流机的所述转子的性能参数和质量流量的数据值，所述性能数据定义其中可识别公共转子条件的点的二维数据阵列；
确定或接收所述转子下游的流的出口质量流量值；以及
识别所接收的性能数据中的一个或多个点，并且基于所述点的所述出口质量流量值的相关性，从所述一个或多个点内插到不同转子条件下的对应的一个或多个点。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个对应点表示针对所述不同转子条件的预测性能参数值。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述定义的转子条件包括固定转子速度。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的性能数据包括一个或多个转子速度。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述转子的所述性能参数包括所述转子上的压力变化。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述性能数据中对应于公共转子条件的所述点限定所述二维数据阵列中的线。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述二维数据阵列定义所述转子的性能特性图。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的性能数据包括所述转子的入口质量流值，并且所述出口质量流值根据所述入口质量流值计算。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述出口质量流值限定所述二维数据阵列中的线，沿着所述线执行内插。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述内插包括基于遵循所述二维阵列中恒定出口质量流量的线，从所接收的性能数据中的所识别的点内插到所述不同转...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦西里厄斯·帕希迪斯，路易斯·E·费雷尔比达尔埃斯帕纳埃雷迪亚，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB