【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轴流压缩机的仿真模拟设计领域，尤其涉及一种轴流压缩机性能模型构建方法。
技术介绍
1、风洞是一种用于模拟大气中飞行条件的实验设备，在受控制的实验室环境中测试模型，以评估它们的性能、气动特性和安全性，对于机械、航空航天等领域都起到至关重要的作用。而轴流压缩机属于风洞关键设备，其通过动叶将气流压缩用于提高气流的速度和压力，以便在风洞中实现所需的实验条件。
2、在轴流压缩机详细设计阶段，通常采用两种方式组合进行压缩机性能分析，一种是由比转速、流量与压比和效率之间的关系直接得出轴流压缩机的进出口参数，但其往往会忽略压缩机级间的状态参数，只考虑压缩机整体的性能分析，其所对应的结果也往往存在着一定的局限性，在需要对压缩机的级间参数进行分析时，很难评判其局部性能，难以通过提升压缩机的单级性能来提升压缩机整体性能。一种是采用速度三角形计算方法并结合map图插值的方式进行压缩机级间性能修正，但map图中的大量数据未经验证，存在适用性差和误差较大的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种轴流压缩机性能模型构建方法，包括：
3、s1、对基元级轴流压缩机的各部件进行分体建模；
4、s2、计算各部件的效率损失，以通过反计算的方式得到基元级轴流压缩机的实际压升系数；
5、s3、基于实际压升系数核算基元级轴流压缩机模型的
6、s4、基于参数评估和性能预测的结果对各部件的组合进行参数配置，完成基压级轴流压缩机模型的封装；
7、在s2中，所述基元级轴流压缩机的各部件包括：进口导叶组件、动叶组件、静叶组件和尾部整流罩组件。
8、优选的是，在s1中，所述分体建模是基于压缩机的性能模型架构得到，所述性能模型架构包括：
9、为抽象层的组件、部件建模提供原理输入的核心方法层；
10、用于定义可复用资源的基础资源层；
11、用于表达压缩机整体架构、部件、组件、接口关系的抽象模型，支持面向不同对象的快速重构的抽象层；
12、用于对面向具体型号或具体设计方案进行真实表征，将实际设计参数、组成关系与抽象层进行融合的实例层；
13、用于提供压缩机性能仿真验证具体案例的运行案例层。
14、优选的是，所述核心方法层通过一维稳定等熵流动模型、平均半径模型、自由涡方法的结合以构建压缩机性能模型；
15、其中，一维稳定等熵流动模型假设气体从压缩机入口经过每一级压缩至出口的过程均为等熵压缩，满足连续性方程和能量守恒方程；
16、平均半径模型定义压缩机叶片的平均半径，以通过平均半径上的稳态参数来表征不同叶片长度和数量的压缩机级参数；
17、自由涡方法假设来流轴向速度处处相等，以及气流经过风扇后沿不同径向高度的压升是相等的，以推导出气流不同位置的旋转速度分布与叶剖面距风扇轴线的距离成反比的关系。
18、优选的是，所述抽象层是对modelica系统仿真模型中的模型框架和模型参数进行分离，所述抽象层包括：
19、以兆瓦级压气机的整体原理架构为参考，且具有层级化特征的整体架构模型；
20、对整体架构模型进行下分解的部件级模型；
21、对部件级模型进行下分解的组件级模型；
22、对组件级模型进行连接的抽象连接器模型。
23、优选的是，所述实例层通过对抽象层相关模型进行实例化，同时通过补充不完整模型的机理方程，调整各层级模型的设计参数，实现各层级模型的实例化，扩充完善现行的各类建模对象，构成实例层的模型库；
24、其中，所述实例层具有连接器与接口模型，以及接口关系表单，以根据产品型号组成、编码信息，在产品、部件、组件模型中，对端口模型进行实例化，生成具体仿真所需的参数分组，结合接口关系表单，创建不同部件、组件之间的端口连接关系。
25、优选的是，所述运行案例层根据仿真工况、环境、介质要求，自顶向下的根据压气机型号组成或者编码信息，识别出所对应的架构模型模板，或者根据构型中的串并联关系重新解析生成压气机整体模型框架。
26、优选的是，还包括：
27、s5、将多个基元级轴流压缩机模型进行串联，以构建任意级轴流压缩机模型。
28、优选的是，在s2中，
29、上式中， c d表示总阻力系数， σ表示动叶稠度， φ r表示动叶前进角；
30、所述进口导叶组件效率损失 k p通过下式获得：
31、
32、上式中， k th0表示理想压升系数， λ表示动叶流量系数， c dp表示进口导叶阻力系数， cl p表示进口导叶升力系数， φ p表示进口导叶前进角；
33、所述静叶组件效率损失 k s通过下式获得：
34、
35、上式中， ε s表示静叶旋流系数， φ s表示静叶前进角；
36、所述尾部整流罩组件效率损失 k d通过下式获得：
37、
38、上式中， η d表示尾部整流罩的效率， x b表示桨毂比。
39、优选的是，实际压升系数 k th通过下式获得：
40、
41、上式中， η t表示实际风扇效率，且， η t0表示设计压缩机级效率。
42、优选的是，所述出口气体参数包括出口参数 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，在S1中，所述分体建模是基于压缩机的性能模型架构得到，所述性能模型架构包括：
3.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述核心方法层通过一维稳定等熵流动模型、平均半径模型、自由涡方法的结合以构建压缩机性能模型；
4.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述抽象层是对Modelica系统仿真模型中的模型框架和模型参数进行分离，所述抽象层包括：
5.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述实例层通过对抽象层相关模型进行实例化，同时通过补充不完整模型的机理方程，调整各层级模型的设计参数，实现各层级模型的实例化，扩充完善现行的各类建模对象，构成实例层的模型库；
6.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述运行案例层根据仿真工况、环境、介质要求，自顶向下的根据压气机型号组成或者编码信息，识别出所对应的架构模型模板，或者根据构型中
7.如权利要求1所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，在S2中，所述动叶组件效率损失KR通过下式获得：
8.如权利要求7所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，实际压升系数Kth通过下式获得：
9.如权利要求1所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述出口气体参数包括出口参数p1和轴流压缩机的轴功率P：
...【技术特征摘要】
1.一种轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，在s1中，所述分体建模是基于压缩机的性能模型架构得到，所述性能模型架构包括：
3.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述核心方法层通过一维稳定等熵流动模型、平均半径模型、自由涡方法的结合以构建压缩机性能模型；
4.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述抽象层是对modelica系统仿真模型中的模型框架和模型参数进行分离，所述抽象层包括：
5.如权利要求2所述的轴流压缩机性能模型构建方法，其特征在于，所述实例层通过对抽象层相关模型进行实例化，同时通过补充不完整模型的机理方程，调整各层级...
【专利技术属性】
技术研发人员：阎成，王博文，张文，黄叙辉，李聪健，马世鹏，邓晓曼，洪兴福，李多，方亮，张胜，桑博，高鹏，张昌荣，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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