压气机效率评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种压气机效率评估方法，用于评估预定工况下的压气机效率。该压气机效率评估方法中，获取预定工况下的预定雷诺数，并且获取参考工况下的参考雷诺数以及参考多变效率，其中，参考工况下的转速与预定工况下的转速相同。通过给定公式来确定预定工况下的待定多变效率。根据待定多变效率，评估压气机效率。本发明专利技术还提供一种执行上述压气机效率评估方法的压气机效率评估系统。上述压气机效率评估方法可以基于有限转速下压气机的试验结果，有效地评估其他雷诺数工况下的压气机效率。效地评估其他雷诺数工况下的压气机效率。效地评估其他雷诺数工况下的压气机效率。

【技术实现步骤摘要】
压气机效率评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种压气机效率评估方法，本专利技术还涉及一种压气机效率评估系统。

技术介绍

[0002]航空发动机飞行包线宽广，在发动机飞行包线内，温度、压力、空气流量等变化范围宽广。在高空飞行状态下，空气密度小、粘性大、雷诺数低，气体的粘滞特性明显，气体摩擦阻力大、流动损失大，使得压气机性能明显降低，从而使得航空发动机整机性能发生变化。为有效分析飞行包线内航空发动机性能，必须对不同进口雷诺数状态压气机性能的变化进行有效评估。其中，压气机效率是最能反应压气机性能水平的参数，因而进口雷诺数对压气机效率影响的评估至关重要。
[0003]航空发动机飞行包线内，压气机进口雷诺数差异较大，压气机部件试验无法完成所有飞行工况下的进口雷诺数试验。因此必须基于压气机部件试验有限的试验数据，发展出一套分析评估方法，可以获得全工况条件下雷诺数对压气机影响的修正结果。
[0004]如何基于有限转速下压气机的试验结果，推算出该转速下其他雷诺数对效率影响的修正量，从而评估压气机效率，目前缺乏行之有效的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种压气机效率评估方法，可以基于有限转速下压气机的试验结果，有效地评估其他雷诺数工况下的压气机效率。
[0006]本专利技术提供一种压气机效率评估方法，用于评估预定工况下的压气机效率。该压气机效率评估方法中获取所述预定工况下的预定雷诺数，并且获取参考工况下的参考雷诺数以及参考多变效率，其中，所述参考工况下的转速与所述预定工况下的转速相同。通过下述公式来确定所述预定工况下的待定多变效率：其中，η
x
是需要确定的所述预定工况下的所述待定多变效率，Re
x
是已获取的所述预定雷诺数，η
r
、Re
r
分别是所述参考多变效率以及所述参考雷诺数，a、b均是已确定的常数，N2Rs是所述参考工况或所述预定工况下的转速。根据所述待定多变效率，评估所述压气机效率。
[0007]在一个实施方式中，根据所述待定多变效率，确定所述预定工况下的待定等熵效率，借此评估所述压气机效率。
[0008]在一个实施方式中，根据下述公式确定所述待定等熵效率：
其中，η
isen
x是需要确定的所述待定等熵效率，P2/P1是已获取的压气机出口总压与压气机进口总压的比值，k是气体的比热容比。
[0009]在一个实施方式中，所述效率评估方法中使用的转速均是相对换算转速。
[0010]在一个实施方式中，a和b通过下述步骤确定：步骤S1、确定多个转速，对应每个转速，开展若干雷诺数的压气机部件性能试验，获取试验数据；步骤S2、根据所述试验数据，针对每个转速，通过拟合获取流动损失相关系数与雷诺数相关系数之间的线性比例系数；步骤S3、通过拟合获取线性比例系数与转速之间的线性关系表达式，借此确定a、b。
[0011]在一个实施方式中，步骤S3中，所述线性关系表达式如下：Ki=a*N2Ri+b其中，a、b是需要确定的常数，N2Ri是转速，Ki是对应N2Ri的线性比例系数，后缀i表示第i个转速，i=1、2、3
…
。
[0012]在一个实施方式中，步骤S2中的流动损失相关系数和雷诺数相关系数定义如下：LossR、ReR分别是流动损失相关系数和雷诺数相关系数，η1、η
j
分别是对应第1工况、第j工况的多变效率，Re1、Re
j
分别是对应所述第1工况、所述第j工况的雷诺数。
[0013]在一个实施方式中，所述参考工况下的所述参考雷诺数以及所述参考多变效率根据步骤S1中获取的所述试验数据来确定。
[0014]在一个实施方式中，步骤S1中，通过改变压气机进口节流比来实现雷诺数的变化。
[0015]本专利技术还提供一种压气机效率评估系统，其中，存储器用于存储程序，处理器用于执行所述程序。当所述处理器执行所述程序时，实现前述的压气机效率评估方法。
[0016]上述压气机效率评估方法及系统中，通过给定的转速、雷诺数、效率之间的函数关系式，可以基于有限转速下压气机的试验结果，根据实际需求，对压气机效率进行雷诺数修正，获得修正后的压气机效率，因而有效地评估其他雷诺数工况下的压气机效率。
附图说明
[0017]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：图1是示例性压气机效率评估方法的流程图。
[0018]图2是获取流动损失相关系数与雷诺数相关系数之间的线性比例系数的示例性拟合过程的示意图。
[0019]图3是线性比例系数与转速之间的线性关系表达式的示例性拟合过程的示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本专利技术的保护范围。
[0021]例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。
[0022]需要理解，文中使用“第一”、“第二”等词语来限定特征，仅仅是为了便于对相应特征进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0023]航空发动机主要由风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮等部件组成。其飞行包线宽广，不同飞行工况下压气机进口雷诺数差异较大。压气机是航空发动机上的核心部件之一，主要作用是压缩产生高压气体。在研发阶段，对于压气机部件等科研试验，仅能获取部分转速、部分雷诺数状态下的试验结果，对于其他雷诺数状态下压气机的效率无法直接获得。
[0024]压气机效率表征有效功（使气体增压）与输入功的比值，压气机效率常用的有等熵效率和多变效率。雷诺数是表征气体粘性力与惯性力相对大小的一个无量纲化相似参数，一般而言，雷诺数数越小，气体粘性阻力越大，气体流动损失越大，压气机效率就越低。
[0025]现有技术方法中，仅有某一特定转速下进口雷诺数对压气机效率影响的规律，对于如何获取全转速范围内进口雷诺数对压气机效率的影响，目前缺乏工程操作可行的系统化方法。
[0026]针对上述问题，本专利技术提供一种压气机效率评估方法，用于评估预定工况下的压气机效率。图1示例性地示出了实现上述压气机效率评估方法的实际操作流程。需要理解，附图均仅作为示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压气机效率评估方法，用于评估预定工况下的压气机效率，其特征在于，包括：获取所述预定工况下的预定雷诺数，并且获取参考工况下的参考雷诺数以及参考多变效率，其中，所述参考工况下的转速与所述预定工况下的转速相同；通过下述公式来确定所述预定工况下的待定多变效率：其中，η
x
是需要确定的所述预定工况下的所述待定多变效率，Re
x
是已获取的所述预定雷诺数，η
r
、Re
r
分别是所述参考多变效率以及所述参考雷诺数，a、b均是已确定的常数，N2Rs是所述参考工况或所述预定工况下的转速；根据所述待定多变效率，评估所述压气机效率。2.如权利要求1所述的压气机效率评估方法，其特征在于，根据所述待定多变效率，确定所述预定工况下的待定等熵效率，借此评估所述压气机效率。3.如权利要求2所述的压气机效率评估方法，其特征在于，根据下述公式确定所述待定等熵效率：其中，η
isen
x是需要确定的所述待定等熵效率，P2/P1是已获取的压气机出口总压与压气机进口总压的比值，k是气体的比热容比。4.如权利要求1所述的压气机效率评估方法，其特征在于，所述效率评估方法中使用的转速均是相对换算转速。5.如权利要求1所述的压气机效率评估方法，其特征在于，a和b通过下述步骤确定：步骤S1、确定多个转速，对应每个转速，开展若干雷诺数的压气机部件性能试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜逸轩，曹传军，王进春，敖天翔，李继保，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：