一种船舶燃气轮机轴流压气机动叶片预变形设计方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种船舶燃气轮机轴流压气机动叶片预变形设计方法，本发明专利技术综合考虑了船舶燃气轮机对压气机不同工况的性能要求与叶片变形对压气机性能的影响，以叶片进出口几何角作为控制变量并通过与工况关联的特定公式进行预变形设计，获得压气机动叶片的最终加工叶型方案。本发明专利技术所提出的船舶燃气轮机轴流压气机动叶片预变形设计方法，通过关键控制变量实现了预变形设计的参数化与定制化，将预变形设计与传统压气机气动设计流程之间无缝连接，提高了船舶燃气轮机压气机气动设计的精细化水平，缩短了设计周期。同时，本发明专利技术不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种工业用轴流压缩机、航空发动机轴流压气机的气动设计过程。的气动设计过程。的气动设计过程。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶燃气轮机轴流压气机动叶片预变形设计方法


[0001]本专利技术涉及的是一种燃气轮机压气机，具体地说是压气机叶片的设计方法。

技术介绍

[0002]压气机作为船舶燃气轮机最为重要的核心部件之一，其性能优劣直接决定着船舶燃气轮机的总体技术指标。随着船舶燃气轮机性能的不断发展，压气机部件的负荷水平也在随着快速提升。为了适应更高的负载能力及叶尖切线速度，压气机动叶片常常采用较为复杂的三维空间构型以及更薄的叶身厚度，使得其相对刚性下降，在气动载荷和离心载荷的共同作用下，容易产生较大变形。而叶型是决定压气机性能的关键要素，在压气机工作过程中确保其叶片形状尽量接近气动设计状态，是实现压气机设计指标的重要环节及保证。
[0003]叶片在实际工作状态下的变形会对叶片造型参数产生直接影响，进而导致压气机叶片通道内的气体流动与设计预期出现偏差，特别是对于高负荷、跨音速级而言，动叶片变形会引起激波位置移动，从而偏离其最佳设计点，进而影响压气机性能及效率，甚至带来气弹稳定性等问题。只有在压气机运行过程中，叶片实际工作状态的叶型与气动设计叶型相吻合，才能获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶燃气轮机轴流压气机动叶片预变形设计方法，其特征是：(1)进行典型工况离心力与气动力作用下静力分析，针对轴流压气机气动设计方案中需进行预变形设计的动叶片，选择典型工况作为预变形设计工况，提取该工况下动叶片所受的离心力与气动力，进行动叶片在典型工况下的静力分析，获得该动叶片在压气机典型工况运行时的热态工作叶片；(2)进出口几何角偏差计算：提取热态工作叶片各造型截面的进口几何角β
′
1c
，计算与气动设计方案动叶片进口几何角β
1c
的偏差Δ
1c
，即Δ
1c
＝β
′
1c
‑
β
1c
；提取热态工作叶片各造型截面的出口几何角β
′
2c
，计算与气动设计方案动叶片出口几何角β
2c
的偏差Δ
2c
，即Δ
2c
＝β
′
2c
‑
β
2c
；对于具有n个典型工况，第1个典型工况下进、出口几何角偏差为Δ
1c,1
、Δ
2c,1
，以此类推第n个典型工况下进、出口几何角偏差为Δ
1c,n
、Δ
2c,n
；(3)对叶片造型参数修正，在进出口几何角偏差计算结果的基础上，对气动设计方案动叶片的进出口几何角参数进行修正并再次进行叶片造型，获得对应的过渡态叶片；(4)进行典型工况下压气机三维CFD计算分析，用过渡态叶片替换轴流压气机气动设计方案中对应的动叶片，进行典型工况下压气机整体的三维CFD计算，将计算结果返回至步骤(1)中进行静力分析，获得过渡态叶片在压气机典型工况运行时的热态工作叶片，并按照步骤(2)进行进出口几何角偏差计算；(5)判定是否满足预变形设计收敛条件，对上一步计算得到的叶片各造型截面进出口几何角偏差进行判断，判断各造型截面的Δ
1c
、Δ
2c
是否满足预变形设计收敛条件，若满足，则过渡态叶片可作为预期加工叶片进行下一步工作；若不满足，则将Δ
1c
、Δ
2c
返回至步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，张亮，刘冰冰，初曙光，洪青松，张舟，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：