本发明专利技术的目的在于提供一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，在确定压气机设计参数后，采用载荷系数与反动度作为负荷控制参数并进行逐级分布规律的参数化设计，通过控制各级的载荷系数来控制各级压比，通过控制各级的反动度来控制各级的动静叶增压能力，从而实现不同的动静叶负荷分配。本发明专利技术通过关键控制参数的特定分布规律设计，实现了多级低压压气机内部动静叶片负荷的定制化分配，提高了设计精度，缩短了设计周期。同时，本发明专利技术不仅局限于船用燃气轮机低压压气机，同样适用于各种多级轴流压气机的气动设计过程。样适用于各种多级轴流压气机的气动设计过程。样适用于各种多级轴流压气机的气动设计过程。
【技术实现步骤摘要】
一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法
[0001]本专利技术涉及的是一种燃气轮机控制方法，具体地说是压气机控制方法。
技术介绍
[0002]压气机作为船用燃气轮机的核心部件之一，其性能优劣直接影响着船用燃气轮机的技术性指标与经济性指标能否按预期实现。随着船用燃气轮机性能指标的不断提升，对压气机部件的设计提出了更高的要求。特别是对于船用燃气轮机的低压压气机而言，高效率、宽裕度已经成为其性能发展的必然趋势。然而，由于多级轴流压气机内部流动机理十分复杂，使得高效率宽裕度低压压气机的气动设计难度极大。
[0003]大量研究成果表明，船用燃气轮机低压压气机气动设计的关键之处，在于合理分配压气机内部的空间负荷，使不同工况下压气机各级动、静叶片的压缩能力均得到充分发挥，才能保证压气机在常用运行范围内均处于较好的匹配状态，实现高效率、宽裕度指标要求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供能解决船用燃气轮机多级低压压气机各级动静叶片之间的负荷匹配问题的一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]本专利技术一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，其特征是：
[0007](1)确定压气机设计参数，包括压气机进口条件、转速、流量、压比、级数、第一级动叶外径与轮毂比；
[0008](2)选择级负荷与动静叶负荷控制参数，采用载荷系数ψ作为级负荷控制参数，通过控制各级的载荷系数来控制各级压比，从而实现不同的级负荷分配；采用反动度Ω作为动静叶负荷控制参数，通过控制各级的反动度来控制各级的动静叶增压能力，从而实现不同的动静叶负荷分配；
[0009](3)载荷系数ψ逐级分布规律设计，给定载荷系数ψ与级序号i之间关系；
[0010](4)反动度Ω逐级分布规律设计，给定反动度Ω与级序号i之间关系；
[0011](5)一维反问题求解，将以上步骤获得的压气机设计参数与载荷系数、反动度逐级分布结果作为输入变量，进行一维反问题求解，获得低压压气机各级动静叶负荷的分配方案。
[0012]本专利技术还可以包括：
[0013]1、步骤(3)中所述的给定载荷系数ψ与级序号i之间关系，采用如下方式：
[0014]根据压气机转速、压比、第一级动叶外径，确定第一级载荷系数ψ1；然后通过以下关系式确定各级载荷系数ψ
i
：
[0015][0016]2、步骤(4)中所述的给定反动度Ω与级序号i之间关系，采用如下方式：
[0017]根据压气机进口条件、转速、流量、压比、第一级动叶外径与轮毂比，确定第一级反动度Ω1；然后通过以下关系式确定各级反动度Ω
i
：
[0018]当级数N为偶数时，取级的反动度的级按Ω1与线性插值；的级按Δ＝0.15～0.2进行逐级递增，即Ω
i+1
＝Ω
i
+Δ；
[0019]当级数N为奇数时，取级的反动度的级按Ω1与线性插值；的级按Δ＝0.15～0.2进行逐级递增，即Ω
i+1
＝Ω
i
+Δ。
[0020]本专利技术的优势在于：
[0021]1、本专利技术提出的船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，通过控制载荷系数与反动度的逐级分布规律，实现了低压压气机内部各级动静叶片负荷的定制化分配设计，有效解决了船用燃气轮机多级低压压气机各级动静叶片之间的负荷匹配问题，使船用燃气轮机低压压气机的性能得到了有效提升。
[0022]2、本专利技术提出的船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，可以实现船用燃气轮机低压压气机气动方案的精细化设计，有效提高了船用燃气轮机低压压气机的气动设计精度，缩短设计周期。
[0023]3、本专利技术提出的船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，不仅局限于船用燃气轮机低压压气机，同样适用于各种多级轴流压气机的气动设计过程。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0026]结合图1，本专利技术一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法的具体实施方式通过以下步骤实现：
[0027]步骤一：确定压气机设计参数。根据总体指标要求，确定低压压气机设计参数，包括压气机进口条件、转速、流量、压比、级数、第一级动叶外径与轮毂比等；
[0028]步骤二：选择级负荷与动静叶负荷控制参数。采用载荷系数ψ作为级负荷控制参数，通过控制各级的载荷系数来控制各级压比，从而实现不同的级负荷分配。载荷系数ψ的定义如下：
[0029]其中C
1u,m
、C
2u,m
为压气机各级动叶进口、出口平均半径处绝对切向速度，U
k
为压气机各级动叶进口叶顶处圆周速度。
[0030]采用反动度Ω作为动静叶负荷控制参数，通过控制各级的反动度来控制各级的动
静叶增压能力，从而实现不同的动静叶负荷分配。反动度Ω的定义如下：
[0031]其中C
1u,m
、C
2u,m
为压气机各级动叶进口、出口平均半径处绝对切向速度，U
m
为压气机各级动叶进口平均半径处圆周速度。
[0032]步骤三：载荷系数ψ逐级分布规律设计。
[0033]给定载荷系数ψ与级序号i之间关系如下：
[0034]根据压气机转速、压比、第一级动叶外径，确定第一级载荷系数ψ1；然后通过以下关系式确定各级载荷系数ψ
i
：
[0035][0036]步骤四：反动度Ω逐级分布规律设计。
[0037]给定反动度Ω与级序号i之间关系如下：
[0038]根据压气机进口条件、转速、流量、压比、第一级动叶外径与轮毂比，确定第一级反动度Ω1；然后通过以下关系式确定各级反动度Ω
i
：
[0039]当级数N为偶数时，取级的反动度的级按Ω1与线性插值；的级按Δ＝0.15～0.2进行逐级递增，即Ω
i+1
＝Ω
i
+Δ；
[0040]当级数N为奇数时，取级的反动度的级按Ω1与线性插值；的级按Δ＝0.15～0.2进行逐级递增，即Ω
i+1
＝Ω
i
+Δ。
[0041]步骤五：一维反问题求解。将以上步骤获得的压气机设计参数与载荷系数、反动度逐级分布结果作为输入变量，进行一维反问题求解，获得低压压气机各级动静叶负荷的分配方案。
[0042]本专利技术提出的船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法具有通用性，不仅局限于船用燃气轮机低压压气机，同样适用于各种多级轴流压气机的气动设计过程。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，其特征是：(1)确定压气机设计参数，包括压气机进口条件、转速、流量、压比、级数、第一级动叶外径与轮毂比；(2)选择级负荷与动静叶负荷控制参数，采用载荷系数ψ作为级负荷控制参数，通过控制各级的载荷系数来控制各级压比，从而实现不同的级负荷分配；采用反动度Ω作为动静叶负荷控制参数，通过控制各级的反动度来控制各级的动静叶增压能力，从而实现不同的动静叶负荷分配；(3)载荷系数ψ逐级分布规律设计，给定载荷系数ψ与级序号i之间关系；(4)反动度Ω逐级分布规律设计，给定反动度Ω与级序号i之间关系；(5)一维反问题求解，将以上步骤获得的压气机设计参数与载荷系数、反动度逐级分布结果作为输入变量，进行一维反问题求解，获得低压压气机各级动静叶负荷的分配方案。2.根据权利要求1所述的一种船用燃气轮机多级低压压气机动静叶片负荷分配方法，其特征是：步骤(3)中所述的给定载荷系数ψ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，初曙光，张舟，万新超，洪青松，汪作心，
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：
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