【技术实现步骤摘要】
一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法
[0001]本专利技术涉及叶轮机
，尤其涉及一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法。
技术介绍
[0002]压气机作为发动机三大核心部件之一，对于发动机的性能起着决定性作用。作为重要性能参数，现代航空发动机的增压比军用达到了30，而先进的民用发动机甚至达到近50。对于压气机来说，这种高压比设计趋势使得压气机/风扇面临着越发严重的流动稳定性问题，容易出现稳定裕度不足从而无法投入应用的窘迫局面。工程中机匣处理凭借其结构简单、抗畸变能力强等优势在JT
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9D，苏
‑
27用A
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31Φ发动机，WP
‑
13等机型上均得到应用。同时，自上世纪七十年代美国将民机噪声作为飞机适航的一项强制指标，各大飞机公司在这50年来致力于降低民用飞机的噪声，而航空发动机噪声作为飞机主要的噪声源更是成为了焦点。目前民用航空发动机主要采用大涵道比设计用以提高推重比及降低喷流噪声，如此，主要噪声源又变为风扇噪声。声衬作为一种发展较完备的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法，其特征在于，包括：利用等价分布源方法以及多孔材料的特性阻抗模型构建所述机匣处理的壁面阻抗方程；利用传递单元方法将机匣处理段与轴流压气机无叶片区进行扰动量连续方程及动量方程的匹配；基于小扰动理论，构建带有所述机匣处理的轴流压气机的扰动频率特征方程；求解所述扰动频率特征方程得到扰动频率；根据不同流量点下所述扰动频率的虚部判断轴流压气机的失稳点；计算不同机匣处理参数下轴流压气机的失稳点，选择最低失稳点对应的机匣处理参数，作为机匣处理的设计参数。2.根据权利要求1所述的一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法，其特征在于，所述构建所述机匣处理的壁面阻抗方程，包括：利用等价分布源方法确定由于所述机匣处理的引入，在压气机主管道以及各层背腔内生成的散射压力扰动场；基于所述散射压力扰动场，构建穿孔板阻抗方程；利用所述多孔材料的特性阻抗模型替换填充多孔材料的背腔中散射声场式中的空气密度及特性波数；根据所述穿孔板阻抗方程，将所述机匣处理表面的振动速度写为入射波的函数，以得到所述机匣处理的壁面阻抗方程。3.根据权利要求2所述的一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法，其特征在于，所述散射压力扰动场为：其中，p
s
表示目标区域内的散射压力扰动场，表示观察点位置坐标，t表示观察点时间，T表示时间积分上限，S(τ)表示τ时刻的积分表面，表示气体密度，V
n
′
表示涡层振动速度，G表示与管道形状有关的格林函数，与目标区域的形状及两端边界相关，表示随流导数，τ表示源点时间，s表示源点积分表面，表示源点位置坐标；所述穿孔板阻抗方程为：其中，p
+
和p
‑
分别表示穿孔板外侧及内侧的压力扰动，表示穿孔板的主流外法向的声质点速度，Z表示穿孔板阻抗；所述多孔材料的特性阻抗模型包括：所述多孔材料的特性阻抗模型包括：
其中，Z0＝ρ0c0表示空气的特性阻抗，c1～c8表示与多孔材料相关的系数，f表示入射频率实部，j表示虚数单位，k0表示空气的特性波数，σ表示多孔材料的流阻率。4.根据权利要求3所述的一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法，其特征在于，所述机匣处理包括N层穿孔板，N为大于等于2的整数，分别建立每层穿孔板的穿孔板阻抗方程：其中，表示第1层穿孔板小孔振动在第一背腔中产生的压力散射场，表示第2层穿孔板小孔振动在第一背腔中产生的压力散射场，p
1,main
表示第1层穿孔板小孔振动在主流管道中产生的压力散射场，B、C表示机匣处理区域左右表面的入射波，Z1表示第1层穿孔板阻抗，表示第N层穿孔板小孔振动在第N背腔中产生的压力散射场，表示第N
‑
1层穿孔板小孔振动在第N
‑
1背腔中产生的压力散射场，表示第N层穿孔板小孔振动在第N
‑
1背腔中产生的压力散射场，表示第N层穿孔板的主流外法向的声质点速度，Z表示第N层穿孔板阻抗，根据Howe的穿孔板阻抗方程得出。5.根据权利要求4所述的一种具有扩稳和消声功能的机匣处理的设计方法，其特征在于，将散射压力脉动场进行正弦变换，写为级数和形式：其中，z
jk
表示管道的等价辐射阻抗，V
k
表示振动速度的正弦展开系数，j表示正弦变换阶数，k表示速度轴向正弦展开阶数，l表示几何腔体的轴向长度，p
s
表示散射压力脉动场，x表示观察点轴向坐标；等价辐射阻抗的具体表达式为:其中，ρ0表示空气的密度，i表示虚数单位，ω表示扰动频率，t表示观察点时间，m,n表示周向及径向模态数，Φ
m,n
是特征函数，Γ
技术研发人员：孙大坤，李佳，王宇晴，沈梓涵，耿春旺，董旭，王晓宇，孙晓峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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