【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机，公开了一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法及装置。
技术介绍
1、航空发动机叶尖间隙与发动机性能密切相关，轮盘作为航空发动机关键件，其工作过程中的径向变形影响着发动机叶尖间隙，从而影响发动机性能及工作安全。传统的有限元分析方法无法直接获取发动机性能参数对轮盘径向变形的影响规律，同时发动机实际试车过程中存在大量的过渡过程，依赖有限元计算轮盘变形费时费力，无法满足间隙的快速评价以及迭代优化设计要求。
2、现有技术中常采用多参数拟合的方法建立总体性能参数与轮盘径向变形的关系，但该方法过度依赖样本数，样本数足够多，分析结果才能准确，对于超出样本用法的轮盘变形计算，精度将大大降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法及装置，可以基于发动机性能参数快速获得在不同的发动机用法下的轮盘径向变形，计算效率高、精度高，便于开展全包线范围内的间隙优化设计。
2、为了实现上述技术效果，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，包括：
4、根据发动机试车试验，获取发动机试车历程的性能数据，所述性能数据包括转速和压气机出口截面温度；以试车历程中的转速为自变量，对应的压气机出口截面温度为因变量，拟合得到压气机出口截面温度与转速之间的函数模型；
5、将航空发动机工作状态的工作转速代入所述函数模型，获得压气机出口截面温度；根据压气机出
6、根据发动机的工作转速、轮盘结构参数、轮盘材料性能参数，分析获得转速引起的轮盘径向变形；
7、将转速引起的轮盘径向变形与温度引起的轮盘径向变形进行线性叠加，获得轮盘过渡态径向变形量。
8、进一步地，进行所述函数模型拟合时，将以试车历程中的转速和对应的压气机出口截面温度代入拟合函数，其中，为压气机出口截面温度，为发动机工作转速，为发动机慢车状态的发动机转速，、、、、分别为拟合系数。
9、进一步地，分析获得温度引起的轮盘径向变形的方法包括：
10、根据压气机出口截面温度，采用计算模型分别获得轮盘的盘缘、盘心处在各时刻的温度值，其中，代表盘心，代表盘缘；为压气机出口截面温度，为盘心或盘缘处相对当前时刻的时刻前的温度，为盘缘或盘心处的时间常数，为自然常数；
11、根据盘缘温度、盘心温度、轮盘结构参数，采用获得轮盘沿半径的温度分布，其中为轮盘半径处的温度，为轮盘盘心温度，为轮盘盘缘温度，为轮盘盘心径向尺寸，为轮盘盘缘径向尺寸；
12、根据轮盘的温度分布、轮盘材料性能、轮盘结构参数，采用积分获得温度引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料线膨胀系数，为轮盘材料的泊松比，为微分符号。
13、进一步地，采用分析获得转速引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料密度，为轮盘材料的弹性模量，为发动机工作转速对应的角速度。
14、为实现上述技术效果，本专利技术还提供了一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析装置，用于实施所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，包括：
15、数据拟合模块，用于根据发动机试车历程的性能数据，以试车历程中的转速为自变量，对应的压气机出口截面温度为因变量，拟合得到压气机出口截面温度与转速之间的函数模型；
16、第一分析模块，用于将航空发动机工作状态的工作转速代入所述函数模型，获得压气机出口截面温度；根据压气机出口截面温度，分析获得轮盘各时刻温度值，并根据轮盘温度、轮盘材料性能、轮盘结构参数，分析获得温度引起的轮盘径向变形；
17、第二分析模块，用于根据发动机的工作转速、轮盘结构参数、轮盘材料性能参数，分析获得转速引起的轮盘径向变形；
18、输出模块。用于将转速引起的轮盘径向变形与温度引起的轮盘径向变形进行线性叠加，获得轮盘过渡态径向变形量。
19、进一步地，所述数据拟合模块中进行所述函数模型拟合时，将以试车历程中的转速和对应的压气机出口截面温度代入拟合函数，其中，为压气机出口截面温度，为发动机工作转速，为发动机慢车状态的发动机转速，、、、、分别为拟合系数。
20、进一步地，所述第一分析模块根据压气机出口截面温度，采用计算模型分别获得轮盘的盘缘、盘心处在各时刻的温度值，其中，代表盘心，代表盘缘；为压气机出口截面温度，为盘心或盘缘处相对当前时刻的时刻前的温度，为盘缘或盘心处的时间常数，为自然常数；
21、根据盘缘温度、盘心温度、轮盘结构参数，采用获得轮盘沿半径的温度分布，其中为轮盘半径处的温度，为轮盘盘心温度，为轮盘盘缘温度，为轮盘盘心径向尺寸，为轮盘盘缘径向尺寸；
22、根据轮盘的温度分布、轮盘材料性能、轮盘结构参数，采用积分获得温度引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料线膨胀系数，为轮盘材料的泊松比，为微分符号。
23、进一步地，所述第二分析模块采用分析获得转速引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料密度，为轮盘材料的弹性模量，为发动机工作转速对应的角速度，为轮盘盘心径向尺寸，为轮盘盘缘径向尺寸。
24、与现有技术相比，本专利技术所具备的有益效果是：本专利技术通过选取转速和压气机出口截面温度建立基于发动机性能参数的轮盘过渡态温度快速计算模型，计算获得发动机工作转速下的压气机出口截面温度；最后通过轮盘结构特性、发动机工作转速、压气机出口截面温度分别获得转速引起的轮盘径向变形、温度引起的轮盘径向变形，将转速引起的轮盘径向变形与温度引起的轮盘径向变形进行线性叠加，获得轮盘过渡态径向变形量。可以在发动机轮盘材料、结构确定的情况下，可以基于发动机性能参数快速获得在不同的发动机用法下的轮盘径向变形，计算效率高、精度高，便于开展全包线范围内的间隙优化设计。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，进行所述函数模型拟合时，将以试车历程中的转速和对应的压气机出口截面温度代入拟合函数，其中，为压气机出口截面温度，为发动机工作转速，为发动机慢车状态的发动机转速，、、、、分别为拟合系数。
3.根据权利要求1所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，分析获得温度引起的轮盘径向变形的方法包括：
4.根据权利要求3所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，采用分析获得转速引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料密度，为轮盘材料的弹性模量，为发动机工作转速对应的角速度。
5.一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析装置，用于实施权利要求1所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析装置，其特征在于，所述数据拟合模块中进行所述函数模型拟合时，将以试车历程中的转速和对应的压气机
7.根据权利要求5所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析装置，其特征在于，所述第一分析模块根据压气机出口截面温度，采用计算模型分别获得轮盘的盘缘、盘心处在各时刻的温度值，其中，代表盘心，代表盘缘；为压气机出口截面温度，为盘心或盘缘处相对当前时刻的时刻前的温度，为盘缘或盘心处的时间常数，为自然常数；
8.根据权利要求5所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析装置，其特征在于，所述第二分析模块采用分析获得转速引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料密度，为轮盘材料的弹性模量，为发动机工作转速对应的角速度。
...【技术特征摘要】
1.一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，进行所述函数模型拟合时，将以试车历程中的转速和对应的压气机出口截面温度代入拟合函数，其中，为压气机出口截面温度，为发动机工作转速，为发动机慢车状态的发动机转速，、、、、分别为拟合系数。
3.根据权利要求1所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，分析获得温度引起的轮盘径向变形的方法包括：
4.根据权利要求3所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，采用分析获得转速引起的轮盘径向变形，其中为轮盘材料密度，为轮盘材料的弹性模量，为发动机工作转速对应的角速度。
5.一种航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析装置，用于实施权利要求1所述的航空发动机轮盘过渡态径向变形快速分析方法，其特征在于，包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：程荣辉，冯娇，吴坚，田洪宇，杨远龙，李昆，庞燕龙，张少平，任芳，王超，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。