一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法及系统技术方案

本申请属于涡轮特性处理技术领域，涉及一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法及系统。该方法包括步骤S1、获取涡轮在静止条件下换算流量随进出口压比变化的第一流量特性曲线；步骤S2、分别通过数值仿真计算确定相对换算流量随进出口相对压比变化的相对坐标系下的至少两个第二流量特性曲线；步骤S3、基于至少两个第二流量特性曲线确定用于表示涡轮叶片结构及特性的无量纲参数；步骤S4、确定待求的特定转速下的相对换算流量与相对进出口压比的第三流量特性曲线；步骤S5、进行坐标变换，获得绝对坐标系下的第四流量特性曲线。本申请充分考虑转动效应的影响，获得了基于试验数据的旋转修正后的流量特性，提高了叶片冷气量计算的准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法及系统


[0001]本申请属于涡轮特性处理
，具体涉及一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法及系统。

技术介绍

[0002]涡轮工作叶片冷却是保证叶片在高温燃气环境下安全可靠工作的重要手段。获得准确的涡轮工作叶片流量特性对预测叶片冷气量与评估叶片冷却效果有重要意义。
[0003]转动效应对高速旋转叶片流量特性的影响显著。该效应机理复杂，耦合了科氏力、离心力和温差浮升力，且对不同几何结构、不同转速作用有很大差异。
[0004]试验是最直接可靠的获得零件流量特性的手段。然而，受限于客观条件，涡轮工作叶片流量特性试验通常在静止或低转速状态下进行。如果将流量特性试验数据直接用于计算，会引入很大误差。因此，急需一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法。
[0005]目前对于涡轮工作叶片流量特性的处理方法主要有两种：
[0006]1)忽略转动效应影响，直接使用静止或低转速状态流量特性试验数据，计算结果误差很大；
[0007]2)将涡轮工作叶片简化为一系列串、并联的旋转孔，一定程度上考虑了转动效应的影响，但是简化几何结构也引入一定误差。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题之一，本申请提供了一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法及系统，利用可靠试验数据的基础上，充分考虑转动效应的影响，获取任意特定转速下的准确流量特性。
[0009]本申请第一方面提供了一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法，主要包括：
[0010]步骤S1、获取涡轮在静止条件下换算流量随进出口压比变化的第一流量特性曲线；
[0011]步骤S2、在涡轮在静止条件及至少一个转速条件下，分别通过数值仿真计算确定相对换算流量随进出口相对压比变化的相对坐标系下的至少两个第二流量特性曲线，其中，基于涡轮的相对进口总压与相对总温计算相对进出口压比及相对换算流量；
[0012]步骤S3、基于至少两个第二流量特性曲线之间的差值与旋转雷诺数之间的关系确定用于表示涡轮叶片结构及特性的无量纲参数；
[0013]步骤S4、基于所述无量纲参数及所述第一流量特性曲线，确定待求的特定转速下的相对换算流量与相对进出口压比的第三流量特性曲线；
[0014]步骤S5、基于相对总压、相对总温与绝对总温、绝对总压之间的关系，将所述第三流量特性曲线进行变换，获得绝对坐标系下的第四流量特性曲线。
[0015]优选的是，步骤S1进一步包括，通过在静止条件下开展涡轮工作叶片流量特性试验，获得不同进出口压比下的流量，并计算换算流量，进而确定在静止条件下的换算流量随
进出口压比的变化曲线。
[0016]优选的是，步骤S3中，确定无量纲参数包括：
[0017][0018]其中，为涡轮旋转条件下的涡轮进口相对总压，p
2,r
为涡轮旋转条件下的涡轮出口静压，为涡轮静止条件下的涡轮进口相对总压，p
2,s
为涡轮静止条件下的涡轮出口静压，Re
w
为旋转雷诺数，G
w,r
为涡轮旋转条件下的相对换算流量，G
s
为涡轮静止条件下的换算流量，A1与A2为两个无量纲参数。
[0019]优选的是，步骤S5中，相对总压、相对总温与绝对总温、绝对总压之间的关系为：
[0020][0021]其中，T
*
为绝对总温，为相对总温，ω为涡轮转速，r为涡轮叶片半径，c
p
为定压比热容，为相对总压，p
*
为绝对总压。
[0022]本申请第二方面提供了一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正系统，主要包括：
[0023]试验参数获取模块，用于获取涡轮在静止条件下换算流量随进出口压比变化的第一流量特性曲线；
[0024]仿真参数获取模块，用于在涡轮在静止条件及至少一个转速条件下，分别通过数值仿真计算确定相对换算流量随进出口相对压比变化的相对坐标系下的至少两个第二流量特性曲线，其中，基于涡轮的相对进口总压与相对总温计算相对进出口压比及相对换算流量；
[0025]无量纲参数计算模块，用于基于至少两个第二流量特性曲线之间的差距与旋转雷诺数之间的关系确定用于表示涡轮叶片结构及特性的无量纲参数；
[0026]特定转速相对流量特性曲线确定模块，用于基于所述无量纲参数及所述第一流量特性曲线，确定待求的特定转速下的相对换算流量与相对进出口压比的第三流量特性曲线；
[0027]特定转速绝对流量特性曲线确定模块，用于基于相对总压、相对总温与绝对总温、绝对总压之间的关系，将所述第三流量特性曲线进行变换，获得绝对坐标系下的第四流量特性曲线。
[0028]优选的是，所述试验参数获取模块中，通过在静止条件下开展涡轮工作叶片流量特性试验，获得不同进出口压比下的流量，并计算换算流量，进而确定在静止条件下的换算流量随进出口压比的变化曲线。
[0029]优选的是，所述无量纲参数计算模块中，确定无量纲参数包括：
[0030][0031]其中，为涡轮旋转条件下的涡轮进口相对总压，p
2,r
为涡轮旋转条件下的涡轮出口静压，为涡轮静止条件下的涡轮进口相对总压，p
2,s
为涡轮静止条件下的涡轮出口静压，Re
w
为旋转雷诺数，G
w,r
为涡轮旋转条件下的相对换算流量，G
s
为涡轮静止条件下的换算流量，A1与A2为两个无量纲参数。
[0032]优选的是，所述特定转速绝对流量特性曲线确定模块中，相对总压、相对总温与绝对总温、绝对总压之间的关系为：
[0033][0034]其中，T
*
为绝对总温，为相对总温，ω为涡轮转速，r为涡轮叶片半径，c
p
为定压比热容，为相对总压，p
*
为绝对总压。
[0035]本申请在继承试验数据可靠性的基础上，充分考虑转动效应的影响，获得了基于试验数据的旋转修正后的流量特性，使用该流量特性计算的流阻与实际叶片接近，显著提高了叶片冷气量计算的准确性。
附图说明
[0036]图1为本申请涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法的一优选实施例的流程图。
[0037]图2为第一流量特性曲线示意图。
[0038]图3为第二流量特性曲线示意图。
[0039]图4为第三流量特性曲线示意图。
具体实施方式
[0040]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法，其特征在于，包括：步骤S1、获取涡轮在静止条件下换算流量随进出口压比变化的第一流量特性曲线；步骤S2、在涡轮在静止条件及至少一个转速条件下，分别通过数值仿真计算确定相对换算流量随进出口相对压比变化的相对坐标系下的至少两个第二流量特性曲线，其中，基于涡轮的相对进口总压与相对总温计算相对进出口压比及相对换算流量；步骤S3、基于至少两个第二流量特性曲线之间的差值与旋转雷诺数之间的关系确定用于表示涡轮叶片结构及特性的无量纲参数；步骤S4、基于所述无量纲参数及所述第一流量特性曲线，确定待求的特定转速下的相对换算流量与相对进出口压比的第三流量特性曲线；步骤S5、基于相对总压、相对总温与绝对总温、绝对总压之间的关系，将所述第三流量特性曲线进行变换，获得绝对坐标系下的第四流量特性曲线。2.如权利要求1所述的涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法，其特征在于，步骤S1进一步包括，通过在静止条件下开展涡轮工作叶片流量特性试验，获得不同进出口压比下的流量，并计算换算流量，进而确定在静止条件下的换算流量随进出口压比的变化曲线。3.如权利要求1所述的涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法，其特征在于，步骤S3中，确定无量纲参数包括：其中，为涡轮旋转条件下的涡轮进口相对总压，p
2,r
为涡轮旋转条件下的涡轮出口静压，为涡轮静止条件下的涡轮进口相对总压，p
2,s
为涡轮静止条件下的涡轮出口静压，Re
w
为旋转雷诺数，G
w,r
为涡轮旋转条件下的相对换算流量，G
s
为涡轮静止条件下的换算流量，A1与A2为两个无量纲参数。4.如权利要求1所述的涡轮工作叶片流量特性旋转修正方法，其特征在于，步骤S5中，相对总压、相对总温与绝对总温、绝对总压之间的关系为：其中，T
*
为绝对总温，为相对总温，ω为涡轮转速，r为涡轮叶片半径，c
p
为定压比热容，为相对总压，p
*
为绝对总压。5.一种涡轮工作叶片流量特性旋转修正系统，其特征在于，包括：试验参数获取模块，用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹茂国，刘子玥，张志远，任国哲，谢冰瑶，柴军生，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：