涡轮叶片发动机状态流量的预测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及航空发动机涡轮叶片设计技术领域，公开了涡轮叶片发动机状态流量的预测方法及系统，根据叶片气流流动特点，将涡轮叶片分成多个区域位置，通过各个分区建立流量试验与发动机状态流量的关系，从而计算各个分区的第一实际流量，再根据第一实际流量与理论流量对一维内流计算模型进行修正，得到修正后的各区域的发动机状态流量的一维内流预测模型，该预测模型能够提高涡轮叶片试验状态流量预测精度，拓宽了流量试验的功能和作用，为涡轮叶片发动机状态流量高精度的预估提供了数据支持，具有很好的工程实用价值。具有很好的工程实用价值。具有很好的工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】
涡轮叶片发动机状态流量的预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及航空发动机涡轮叶片设计
，公开了涡轮叶片发动机状态流量的预测方法及系统。

技术介绍

[0002]发动机的涡轮叶片气流量的准确性关系到叶片冷却能力是否满足冷却设计要求，同时会影响涡轮叶片在发动机状态的承温能力和寿命，为了保证涡轮叶片正常运行，准确预测涡轮叶片发动机状态流量不可或缺。
[0003]目前涡轮叶片发动机状态流量预测方法存在两方面不足：1）现有涡轮叶片发动机状态气流量预估方法主要有两种，一种是基于气热固的耦合仿真方法，另一种是基于一维网络工程算法。这两种叶片流量预估方法基于理论几何模型，而实际涡轮叶片内腔通道铸造、气膜孔制孔等工艺一致性和符号性的差异，以及涡轮叶片表面涂覆热障涂层等，导致实际叶片模型和理论模型有差异，从而造成涡轮叶片发动机状态流量很难预测准确。
[0004]2）现有的技术方案涡轮叶片流量测量试验通常只是为了检查涡轮叶片加工一致性和符合性，没有建立起试验状态下涡轮叶片流气量值与发动机状态下流量值的关系。
专利技术内容
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.涡轮叶片发动机状态流量的预测方法，其特征在于，包括：根据涡轮叶片气流流动特性将涡轮叶片划分为含有节流元件的多个分区，所述节流元件包括气膜孔和尾缝，所述分区包括带有尾缝的尾缘区域以及含有气膜孔的前缘区域、叶盆区域、叶背区域；根据各区域对应节流元件处的当地进出口气动参数，采用一维内流计算模型计算不同压比下各区域的理论流量；测量获取涡轮叶片在对应压比下各区域的试验流量；以各区域的压比为自变量，对应压比下各区域的试验流量为因变量，进行多项式拟合得出各区域试验流量随压比变化的关系式；根据各区域试验流量随压比变化的关系式，以及各区域对应的压比，计算各区域的第一实际流量；根据计算获得的第一实际流量、理论流量，以及设计出口面积、实际出口面积，对各区域的一维内流计算模型进行修正，得到涡轮叶片各区域修正后的发动机状态流量一维内流预测模型；将发动机状态下各区域的压比代入对应区域修正后的发动机状态流量一维内流预测模型，获得发动机状态下涡轮叶片对应气膜孔的流量预测值。2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，含有气膜孔的前缘区域、叶盆区域、叶背区域的理论流量采用一维内流计算模型计算获得，其中为第区域的设计流量系数，为第区域的气膜孔设计出口面积，为等熵指数，为第区域出口静压，为第区域进口总压，为气体常数，为第区域进口总温；带有尾缝的尾缘区域的理论流量采用一维内流计算模型计算获得，其中为涡轮叶片的尾缝设计出口面积，为气体密度，为尾缝进口总压，为尾缝出口总压，为理论损失系数。3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，对各区域的一维内流计算模型进行修正，得到涡轮叶片各区域修正后的发动机状态流量一维内流预测模型的方法包括：对含有气膜孔的前缘区域、叶盆区域、叶背区域，根据，对设计流量系数进行修正，将修正后的代入一维内流计算模型，得到含有气膜孔的前缘区域、叶盆区域、叶背区域对应的发动机状态流量一维内流预测模型；其中为第区域的第一实际流量，为第区域的理论流量，为第区域的设计流量系数，为第区域的气膜孔实际出口面积，为第区域的气膜孔设计出口面积；
对带有尾缝的尾缘区域，按照对损失系数进行修正，将修正后的代入一维内流计算模型，得到带有尾缝的尾缘区域对应的发动机状态流量一维内流预测模型；其中为尾缘区域的第一实际流量，为尾缘区域的理论流量，为修正后的损失系数，为理论损失系数，为尾缝的实际出口面积，为尾缝设计出口面积。4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，以各区域的压比为自变量，对应压比下各区域的试验流量为因变量，进行多项式拟合得出各区域试验流量随压比变化的关系式，包括：根据进行涡轮叶片不同区域流...

【专利技术属性】
技术研发人员：程荣辉，朱晓华，贺进，郭文，古冬，路红康，周梦志，孙诚，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：