【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃气轮机性能评估领域，具体涉及一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法和系统。
技术介绍
1、在双转子及三转子燃气轮机中，不同转子涡轮之间往往通过子午扩张的涡轮过渡段将高温燃气从前面转子的涡轮往后面转子的涡轮输运。为了简化结构，减少零部件数量，缩小发动机尺寸空间，双转子及三转子燃气轮机往往在涡轮过渡段的支板/支柱或者整流罩中布置冷却空气供气通道或者管路、滑油供油及回油通道或者管路，有的发动机在涡轮过渡段段中同时布置大小支板，小支板用于支撑承力，大支板用做滑油及冷却空气通道。
2、涡轮过渡段气动性能的优劣直接影响着燃气轮机整机性能的高低，如何快速得到气动性能优良的涡轮过渡段和设计高性能的涡轮在提升燃气轮机效率方面具有重要的意义。
3、目前，大量的研究集中在涡轮气动性能设计、优化等方面，对涡轮过渡段的关注及相关研究明显偏少，而针对涡轮过渡段的研究，大多集中在如何采用全三维设计手段优化带有单一支板形式的涡轮过渡段子午流道型线及支板型线。
4、由于涡轮过渡段和涡轮叶片气动性能对燃气轮机整机性能的影响是相同的，即两者损失降低相同的数值，整机效率会提升相同的数值，而目前涡轮叶片气动性能已提升到较高的水平，对涡轮过渡段气动性能的研究相对较少，因此，如何进一步降低涡轮过渡段的损失是设计人员急需解决的问题。目前设计人员均采用全三维计算分析手段对涡轮过渡段气动性能进行评估，全三维计算分析属于维度较高的设计手段，其评估过程复杂，评估周期长。
5、针对上述问题，亟需要一种针对燃气轮机涡轮过渡段气动
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法和系统，实现对涡轮过渡段气动性能的低维度快速评估。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，包括以下步骤：
3、步骤1：构建涡轮过渡段模型；
4、步骤2：根据步骤1构建的过渡段模型，确定涡轮过渡段几何参数；
5、步骤3：设置合理性条件，对步骤2中确定的涡轮过渡段几何参数进行合理性判断，若参数合理，则转入步骤4，若参数不合理，则返回步骤1调整涡轮过渡段模型；
6、步骤4：根据步骤2中确定的涡轮过渡段几何参数求解涡轮过渡段无量纲参数；
7、步骤5：根据步骤4得到的涡轮过渡段无量纲参数，对应过渡段特性曲线，得到过渡段静压系数cp；
8、步骤6：将步骤5中得到的过渡段静压系数cp与设计要求对比，若满足设计要求则输出步骤2中确定的涡轮过渡段几何参数和步骤4中计算的到的涡轮过渡段无量纲参数；当过渡段静压系数cp不满足设计要求时，对步骤1建立的过渡段模型进行调整，重复步骤1至步骤6。
9、优选的，在步骤1中，过渡段模型根据已有燃气轮机及涡轮部件结构进行构建，过渡段模型至少包括以下参数：涡轮过渡段进出口径向尺寸和涡轮过渡段轴向长度。
10、优选的，在步骤2中，根据步骤1给定的涡轮过渡段模型，确定涡轮过渡段轴向宽度lz和涡轮过渡段通流尺寸，其中涡轮过渡段通流尺寸包括：进口根部半径rh,in，进口顶部半径rt,in，进口面积ain，出口根部半径rh,out，出口顶部半径rt,out，出口面积aout。
11、优选的，在步骤3中，合理性条件包括：出口面积aout≥进口面积ain。
12、优选的，在步骤4中：无量纲参数包括过渡段扩压比k、当量扩张角α、进口轮毂比ν、相对出口半径和相对轴向长度上述无量纲参数通过步骤2确定的过渡段轴向宽度及通流尺寸计算得到，计算公式如式(1)至式(5)所示：
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18、优选的，在步骤5中，过渡段静压系数cp通过式(6)得到：
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20、其中，pin为进口静压，pout为出口静压，为进口总压。
21、优选的，在步骤6中，当过渡段静压系数cp不满足设计要求时，通过增加或减小过渡段轴向宽度对构建的过渡段模型进行调整。
22、优选的，采用三维建模软件ug nx或pro/e构建过渡段模型。
23、本专利技术除了提供一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法外，还进一步提供一种用于实现上述评估方法的评估系统，该系统包括模型构建模块、参数对比模块、计算模块、分析模块和主控模块。
24、其中，模型构建模块用于构建涡轮过渡段模型、提取和计算涡轮过渡段几何参数，并将结果传输给参数对比模块。
25、参数对比模块内预置合理性条件，并将接收到的过渡段参数与合理性条件进行对比，将对比结果输出给主控模块。
26、计算模块接收主控模块指令，根据过渡段参数计算无量纲参数，并根据无量纲参数和涡轮过渡段几何参数，结合过渡段特性曲线，得到过渡段静压系数，发送给分析模块。
27、分析模块接收计算模块计算得到的过渡段静压系数，并判断其是否满足设计要求，并将判断结果发送给主控模块。
28、主控模块用于接收参数对比模块发送的对比结果，根据对比结果向模型构建模块发送指令对过渡段参数进行调整，或向计算模块发送指令对无量纲参数进行计算；接收分析模块的判断结果，根据判断结果输出过渡段几何参数和无量纲参数，或向模型构建模块发出模型调整指令。
29、与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
30、本专利技术提供的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法和系统，根据涡轮过渡段结构特点，重新组织并规范了其评估过程，有利于加快涡轮过渡段设计分析过程，更加快速的得到满足气动性能要求的涡轮过渡段基本结构参数。本专利技术提出的涡轮过渡段气动性能评估方法，仅通过少量的无量纲参数，便可实现对涡轮过渡段气动性能的低维度快速评估，从根本上解决了传统全三维计算分析维度较高、评估过程复杂和评估周期长的问题。
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1.一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：在所述步骤1中，过渡段模型根据已有燃气轮机及涡轮部件结构进行构建，过渡段模型至少包括以下参数：涡轮过渡段进出口径向尺寸和涡轮过渡段轴向长度。
3.如权利要求2所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤2中，根据所述步骤1给定的涡轮过渡段模型，确定涡轮过渡段轴向宽度Lz和涡轮过渡段通流尺寸，其中涡轮过渡段通流尺寸包括：进口根部半径Rh,in，进口顶部半径Rt,in，进口面积Ain，出口根部半径Rh,out，出口顶部半径Rt,out，出口面积Aout。
4.如权利要求3所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤3中，合理性条件包括：出口面积Aout≥进口面积Ain。
5.如权利要求4所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤4中：无量纲参数包括过渡段扩压比k、当量扩张角α、进口轮毂比v、相对出口半径和相对轴向长度上述无量纲参数通过步骤
6.如权利要求5所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤5中，过渡段静压系数CP通过式(6)得到：
7.如权利要求6所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤6中，当过渡段静压系数CP不满足设计要求时，通过增加或减小过渡段轴向宽度对构建的过渡段模型进行调整。
8.如权利要求1任一项所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤1中采用三维建模软件UG NX或Pro/E构建过渡段模型。
9.一种涡轮过渡段一维气动性能评估系统，其特征在于：所述系统用于实现权利要求1-8任一项所述的评估方法，所述系统包括模型构建模块、参数对比模块、计算模块、分析模块和主控模块；
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：在所述步骤1中，过渡段模型根据已有燃气轮机及涡轮部件结构进行构建，过渡段模型至少包括以下参数：涡轮过渡段进出口径向尺寸和涡轮过渡段轴向长度。
3.如权利要求2所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤2中，根据所述步骤1给定的涡轮过渡段模型，确定涡轮过渡段轴向宽度lz和涡轮过渡段通流尺寸，其中涡轮过渡段通流尺寸包括：进口根部半径rh,in，进口顶部半径rt,in，进口面积ain，出口根部半径rh,out，出口顶部半径rt,out，出口面积aout。
4.如权利要求3所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在于：所述步骤3中，合理性条件包括：出口面积aout≥进口面积ain。
5.如权利要求4所述的一种涡轮过渡段一维气动性能评估方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛夕莹，梁晨，徐波，候隆安，高春祥，李国强，宋惠华，李翔宇，孙景国，来亮，王永峰，傅琳，毛冬岩，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇三研究所，
类型：发明
国别省市：
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