一种变几何涡轮一维气动设计方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种变几何涡轮一维气动设计方法，利用常见的平均中径法，完成常规涡轮的气动设计；进而利用流量与可转导叶转角关联式估算出可转导叶转角范围，通过一维总静流函数法并结合可调导叶间隙泄漏损失模型，计算出变几何涡轮在各个转角下效率，最后将各转角下效率平均得出变几何涡轮平均效率；若变几何涡轮平均效率满足设计要求，则变几何涡轮一维设计完成；若不符合调整变几何涡轮一维气动部分设计参数，直至变几何涡轮性能满足设计要求。本发明专利技术可综合判断变几何涡轮各工况效率，从而得到一种各工况下均具有较高效率的变几何涡轮气动设计方案，从而提高变几何涡轮变工况性能；此外，本发明专利技术也可明显提高变几何涡轮一维设计速度。涡轮一维设计速度。涡轮一维设计速度。

【技术实现步骤摘要】
一种变几何涡轮一维气动设计方法


[0001]本专利技术涉及的是一种燃气轮机设计方法，具体地说是涡轮设计方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机涡轮的气动设计工作是一个从低维到高维逐步设计及优化的过程，低维设计结果作为高维设计的初值及基础，为了完成变几何涡轮气动设计工作，首先要解决的问题在于如何选取适合于变几何涡轮的气动设计参数，这就需要在一维空间中进行设计及参数选取工作，而涡轮一维损失模型作为一维计算的核心及基础，其准确性直接决定了一维设计的成功与否，通过修正可调导叶间隙泄漏损失模型，从而得到适用于并且准确预估变几何涡轮损失模型。
[0003]常规涡轮的一维参数选取规律研究通常采用平均中径法，将一维计算设置在叶片排进出口平均中径上，根据已知的几何参数和边界条件，通过基本气动关系式对叶片排逐排求解，并结合损失模型建立涡轮效率及涡轮气动参数如载荷系数，流量系数，反动度，轴向速比及几何参数，如导叶及动叶展弦比，叶栅稠度等联系，从而分析涡轮效率与上述参数相关性，并绘制出Smith等关系图直观的寻找出涡轮设计参数中的最优选择。变几何涡轮与常规涡轮有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变几何涡轮一维气动设计方法，其特征是：(1)给定初始几何参数与气动参数，包括动静叶展弦比、最大厚度比弦长、尾缘厚度比喉部宽度、轮缘功、进口总温总压、导叶进口气流角、载荷系数、流量系数、反动度、轴向速比、进出口中径比；(2)根据涡轮一维几何参数求解动静叶轮毂比、叶高，并通过一维总静流函数法分析导叶转角转动后，涡轮级反动度、载荷系数、流量系数、轴向速比、气流角的变化；(3)将导叶转动后，气动参数与几何参数输入到损失模型中，计算各种转角变化后动静叶速度损失系数，即可求出变几何涡轮各转角下涡轮效率。2.根据权利要求1所述的一种变几何涡轮一维气动设计方法，其特征是：(a)利用可转导叶转角与变几何涡轮流量关联式预估所需的可转导叶旋转角；(b)将可转导叶旋转角分为n份，利用一维总静流函数法并综合可调导叶间隙泄漏损失模型分别计算各转角工况效率；(c)基于步骤(b)计算变几何涡轮在不同转角下的平均效率；(d)如果步骤(c)得到的性能指标不符合预定设计目标，则修改常规涡轮一维设计循环中的一维设计参数，并循环(a)
‑
(c)，直至涡轮气动性能达到预定设计目标。3.根据权利要求1所述的一种变几何涡轮一维气动设计方法，其特征是：对于变几何涡轮，一维总静流函数法的推导过程为：一维总静流函数法分别包含导叶流量m1和动叶流量m2随导叶总静膨胀比的变化规律，将涡轮级通道看作一维喷管，导叶入口总压P
0*
，总温T
0*
，动叶出口静压P1，导叶流量定义为：m1＝ρ1c1A1sinα1其中，ρ1为导叶通道内气体密度，c1为导叶出口绝对速度，α1为导叶绝对出口气流角；根据理想气体状态方程P
0*
＝ρ
0*
R
g
T
0*
及多变过程及T
0*
＝T
1*
得公式得公式综合以上公式，可得出即可得到导叶流量随导叶总静膨胀比变化规律；
通过下式建立导叶多变过程指数与速度损失系数的关系：根据连续方程及能量守恒方程，得到λ
c1
和动叶进口静温T1：T
*1
＝T
*0
T1＝T
*1
τ(λ
c1
)根据动叶进口连续方程，由λ
c1
得到λ

【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，霍东晨，李彦静，赵天笑，闫睿，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：