一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法技术

本申请提供了一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法，包括构建包含模态变化、涵道比变化及突变角的CDFS一维特性评估模型；确定核心机驱动风扇模态及该模态下核心机驱动风扇各转速、对应涵道比参数和突变角度，以及相应的流量、压比和效率特性；确定包含无量纲转速、角度规律和修正系数的初始一维设计输入参数；构建包含修正系数的的流量、压比、效率关系式；构建包含模态突变参数、涵道比参数、突变角度的修正系数的关系式；根据上一步构建的关系式，以及需要评估的模态、调节角度和涵道比计算得到各修正系数，进行带非线性突变的变循环压缩部件一维特性预测。本申请的方法提高了变循环发动机压缩部件性能预测的准确性。了变循环发动机压缩部件性能预测的准确性。了变循环发动机压缩部件性能预测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法


[0001]本申请涉及航空发动机气动性能设计预估
，尤其涉及一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法。

技术介绍

[0002]核心机驱动风扇级（Core Driven Fan Stage，简称CDFS）同传统的风扇布局相比，是在双涵道中将风扇部件分为前后两部分，前一部分依然由低压涡轮驱动，而后一部分由核心机，即高压涡轮驱动，因此将该部分由核心机驱动的风扇级称为核心机驱动风扇级。
[0003]拥有变循环特征的核心压缩系统，其中，核心机驱动风扇与模态转换器、进口导叶、涵道引射器强耦合工作，能够在多个模态中呈现较大的性能变化。通过这些变循环机构的变化，使得核心机驱动风扇进口和出口流量和压力发生较大范围的变化，从而实现压缩部件宽广工作范围内变循环功能。然而，变循环的功能是建立在模式选择阀的关闭/打开以及导叶的大角度变化以及涵道引射器进出口压力的突变的条件下，这种模态的突变，对压缩部件性能的设计/试验特性预估产生了巨大的挑战。
[0004]传统的核心机驱动风扇特性修正方法，一般是对照已有的试验特性对特性进行直接的缩放平移等修正，是对结果的修正，难以反映模态突变、涵道比以及导叶非线性变化带来的远远超出常规的修正系数范畴的规律。
[0005]优化算法或者人工智能的特性修正方法，优点是快速且适应广泛,依然是对特性结果的缩放修正，只能提供修正结果的优化系数或者神经元黑盒权重系数，难以反映模态突变、涵道比以及导叶非线性变化规律对特性影响，难以用于提供一维设计输入和预估。
[0006]鲜见用于变循环发动机模态变化压缩部件的一维特性预估的设计输入的修正方法。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本申请实施例提供一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法，至少部分解决现有技术中存在的变模态特性预测不准的问题。
[0008]本申请实施例提供一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法，包括以下步骤：步骤一、构建包含模态变化、涵道比变化及突变角的CDFS一维特性评估模型；步骤二、确定核心机驱动风扇模态及该模态下核心机驱动风扇各转速、对应涵道比参数和突变角度，以及相应的流量、压比和效率特性；步骤三、确定包含无量纲转速、角度规律和修正系数的初始一维设计输入参数，所述修正系数包括流量修正系数K
G
、落后角修正系数K
δ
、压头修正系数K
H
和效率修正系数；步骤四、将流量、压比和效率特性作为目标值，构建包含所述修正系数的的流量、压比、效率关系式；步骤五、构建包含模态突变参数、涵道比参数、突变角度的所述修正系数的关系
式；步骤六、根据步骤五所构建的关系式，以及需要评估的模态、调节角度和涵道比计算得到各修正系数，进行已有或者新状态的带非线性突变的变循环压缩部件一维特性预测。
[0009]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述CDFS一维特性评估模型中所需的流量计算公式为：，其中，，m
i
为进口流量，p
i*
和T
i*
分别为进口特征截面上的滞止压力和温度，q(λ
i
)为进口特征截面上的流量函数，Ai为气流通过的进口特征截面的面积，α
i
为气流与轴向夹角，R为气体常数287.023J/(Kg.K)，k为气体比热比，K
m
为气体比热比与气体常数的函数简写;所述CDFS一维特性评估模型中所需的压比计算公式为：，其中，π
*st,1
为n级压缩部件压比，H
Z1
为总焓；所述CDFS一维特性评估模型中所需的效率计算公式为：，其中，η
*ad,k
为n级压缩部件绝热效率,L
ad,k
为n级压缩部件实际所需轮缘功，L
u
为单位质量气体轮缘功,L
ad,i
为压缩部件实际所需轮缘功，L
u,i
为实际消耗轮缘功，C
P
为气体的等压比热，T
*1,i
为第i级压气机进口总温，η
*st,i
为第i级的效率，T
1*
为压缩部件进口总温，π
*st
为压缩部件压比，π
*st,i
为压缩部件第i级压比。
[0010]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述压头修正系数K
H
定义为载荷系数
的缩减系数，表达式为：，所述效率修正系数的表达式为：，其中，η
*ad,max
为级的最大绝热效率，(η
*ad,max
)
kyon
为理论级的最大绝热效率，为理论载荷系数。
[0011]根据本申请实施例的一种具体实现方式，在步骤4中的所述包含所述修正系数的流量M
i
、压比π
*st,1
、效率η
*ad,k
关系式为:M
i
,n=K
G
*m
i
;π
*st1
,n=K
H
*π
*st,1
；；K
δ
,n=K
δ
*f(δ)；式中，M
i
,n为修正后的进口流量，π
*st1
,n为修正后的n级压缩部件压比，为修正后的n级压缩部件绝热效率，K
δ
,n为修正后的落后角，f(δ)为落后角修正函数。
[0012]根据本申请实施例的一种具体实现方式，在步骤五中的包含模态突变参数、涵道比参数、突变角度的所述修正系数的关系式包括：压头修正系数K
H
=f1(α1*Md,α2*BPR,α3*δ)；流量修正系数K
G
=f2(β1*Md,β2*BPR,β3*δ);效率修正系数=f3(γ1*Md,γ2*BPR,γ3*δ)；其中，Md为模态突变参数，BPR为涵道比参数，δ为突变角度，f代表函数关系，α、β和γ均为拟合权重系数。
[0013]有益效果相比传统的仅对特性结果的修正，本申请的基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法构建了含模态变化、导叶规律及涵道比变化参数关联的特性结果及输入参数的两步修正方法，可以对带模态变化、导叶规律及涵道引射器后压力变化的CDFS的一维设计性能进行预测，可以更灵活做出依据特殊构型特性规律进行一维输入参数的修正，基于此得出的修正方法可用于此类不限于变循环发动机中压缩部件带非线性变化的一维特性的设计性能预测。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0015]图1为根据本专利技术一实施例的核心机驱动风扇变循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建包含模态变化、涵道比变化及突变角的CDFS一维特性评估模型；步骤二、确定核心机驱动风扇模态及该模态下核心机驱动风扇各转速、对应涵道比参数和突变角度，以及相应的流量、压比和效率特性；步骤三、确定包含无量纲转速、角度规律和修正系数的初始一维设计输入参数，所述修正系数包括流量修正系数K
G
、落后角修正系数K
δ
、压头修正系数K
H
和效率修正系数；步骤四、将流量、压比和效率特性作为目标值，构建包含所述修正系数的的流量、压比、效率关系式；步骤五、构建包含模态突变参数、涵道比参数、突变角度的所述修正系数的关系式；步骤六、根据步骤五所构建的关系式，以及需要评估的模态、调节角度和涵道比计算得到各修正系数，进行已有或者新状态的带非线性突变的变循环压缩部件一维特性预测。2.根据权利要求1所述的基于CDFS模态变化性能的一维输入修正方法，其特征在于，所述CDFS一维特性评估模型中所需的流量计算公式为：，其中，，m
i
为进口流量，p
i*
和T
i*
分别为进口特征截面上的滞止压力和温度，q(λ
i
)为进口特征截面上的流量函数，Ai为气流通过的进口特征截面的面积，α
i
为气流与轴向夹角，R为气体常数287.023J/(Kg.K)，k为气体比热比，K
m
为气体比热比与气体常数的函数简写;所述CDFS一维特性评估模型中所需的压比计算公式为：，其中，π
*st,1
为n级压缩部件压比，H
Z1
为总焓；所述CDFS一维特性评估模型中所需的效率计算公式为：
，其中，η
*ad,k
为n级压缩部件绝热效率，L
ad,k
为n级压缩部件实际所需轮缘功，L
u
为单位质量气体轮缘功，L
ad,i
为压缩部件实际所需轮缘功，L
u,i
为实际消耗轮缘功，C
P
为气体的等压比热，T<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，王永明，李清华，张军，郝玉扬，米攀，罗璇，郭昶宏，黄顺洲，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：