【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压气机及气动热力学领域，更具体地，涉及压气机机匣处理扩稳能力的评估方法和评估装置。
技术介绍
1、随着航空发动机及燃气轮机对高性能的不断追求，压气机的级数减少、负荷提高，同时由于压气机强逆压梯度、强非定常性的特征，极易发生流动失稳，对宽稳定裕度设计带来了严峻的挑战。为了解决突尖型压气机叶顶最先失速的问题，机匣处理受到了研究人员的青睐并被广泛研究。就机匣处理形状而言，轴向缝机匣处理经过了方形、半圆形、半心形的发展，扩稳能力显著提升，对效率的负面影响逐渐降低。并且随着数值计算和计算能力的不断提高，机匣处理由早期的“试错”设计逐渐向基于优化算法的定量设计过渡。在优化设计中，为了精准的获得机匣处理构型的裕度拓宽量，通常需要计算整条特性线，而完成一次优化需要计算几百个不同的机匣处理构型，对计算资源的消耗是巨大的，难以实现快速设计。
2、可见，亟需发展一种机匣处理扩稳能力评估方法，仅仅通过一次计算就能对机匣处理扩稳能力进行预测，提高优化效率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种压气机机匣处理扩稳能力的评估方法和评估装置。
2、本专利技术实施例的一个方面提供了一种压气机机匣处理扩稳能力的评估方法，上述方法包括：
3、针对每个压气机模型，对上述压气机模型进行rans数值模拟，得到对应于不同上述压气机模型的三维流场结果，其中，不同的上述压气机模型的机匣处理构型不同；
4、基于上述三维流场结果，根据上述压气机模型生成三维
5、基于上述三维控制体构建动量平衡方程，并计算上述三维控制体的轴向动量变化量；
6、对多个上述压气机模型的多个上述轴向动量变化量进行分析，得到分析结果，其中，上述分析结果表征上述机匣处理构型的扩稳能力。
7、根据本专利技术的实施例，上述压气机模型包括压气机的机体模型和机匣处理模型；
8、其中，对上述压气机模型进行rans数值模拟，得到对应于不同上述压气机模型的三维流场结果，包括：
9、对上述压气机的机体进行造型处理，得到上述机体模型；
10、采用样条曲线方法构造上述机匣，得到上述机匣处理模型，其中，上述样条曲线方法包括b样条或贝塞尔曲线；
11、对上述机体模型和上述机匣处理模型进行rans数值模拟，得到上述三维流场结果。
12、根据本专利技术的实施例，对上述机体模型和上述机匣处理模型进行rans数值模拟，得到上述三维流场结果，包括：
13、利用网格生成技术处理上述机体模型和上述机匣处理模型，其中对近壁处网格进行加密处理，获得压气机计算模型；
14、基于预设测试条件，对上述压气机计算模型进行rans数值模拟，得到上述三维流场结果。
15、根据本专利技术的实施例，上述预设测试条件包括在上述压气机计算模型的进口设置总温和总压边界条件，固壁设置为无滑移边界条件，上述压气机计算模型中的机匣处理域和压气机域采用冻结转子连接，机匣处理域的出口设置流量边界条件。
16、根据本专利技术的实施例，利用网格生成技术处理上述机体模型和上述机匣处理模型，其中对近壁处网格进行加密处理，获得压气机计算模型，包括：
17、利用网格生成技术处理上述机体模型，在机匣处理模型的内部生成蝶形网格，在上述机体模型的叶片通道内部生成hoh网格，其中对近壁和叶顶间隙处网格进行加密处理，精准捕捉转子端区流场细节，从而得到上述压气机计算模型。
18、根据本专利技术的实施例，基于上述三维流场结果，根据上述压气机模型生成三维控制体，包括：
19、在上述三维流场结果表明上述压气机模型中的机匣处理模型对叶顶区域气动参数的展向分布造成影响的情况下，根据上述压气机模型中的转子叶顶区域生成三维控制体，其中，上述三维控制体构建于转子叶顶区域，涵盖叶顶间隙泄漏流、机匣处理抽吸和喷射流影响区域。
20、根据本专利技术的实施例，上述三维控制体满足如下条件：
21、在径向上，涵盖80％叶高以上区域，包含机匣壁面；
22、在轴向上，涵盖叶片前缘至尾缘、机匣处理上游至下游区域；
23、在周向上，涵盖两侧周期性交界面。
24、根据本专利技术的实施例，上述动量平衡方程如公式(1)所示：
25、
26、其中，vz为轴向速度，vr为径向速度，vθ为周向速度，τ为剪切应力，az为等轴向位置面，ar为等半径面，aθ为周期性交界面，ρ为流体密度，p为压力，∑δ(ρvzvrar)、∑δ(ρvzvθaθ)和∑δ(ρvzvzaz)均为轴向动量变化量，∑δ(paz)为压力项，∑δ(τrzar)、∑δ(τθzaθ)和∑δ(τzzaz)均为轴向剪切应力项。
27、根据本专利技术的实施例，对多个上述压气机模型的多个上述轴向动量变化量进行分析，得到分析结果，包括：
28、根据上述轴向动量变化量和目标相关关系，确定机匣处理构型的径向抽吸和喷射作用参数；
29、根据上述径向抽吸和喷射作用参数，生成包含上述机匣处理构型的压气机模型的扩稳能力系数。
30、本专利技术实施例的另一个方面提供了一种压气机机匣处理扩稳能力的评估装置，上述装置包括：
31、模拟模块，用于针对每个压气机模型，对上述压气机模型进行rans数值模拟，得到对应于不同上述压气机模型的三维流场结果，其中，不同的上述压气机模型的机匣处理构型不同；
32、生成模块，用于基于上述三维流场结果，根据上述压气机模型生成三维控制体；
33、计算模块，用于基于上述三维控制体构建动量平衡方程，并计算上述三维控制体的轴向动量变化量；
34、分析模块，用于对多个上述压气机模型的多个上述轴向动量变化量进行分析，得到分析结果，其中，上述分析结果表征上述机匣处理构型的扩稳能力。
35、根据本专利技术的实施例，通过对不同机匣处理构型的压气机模型进行rans数值模拟，以获取对应的三维流场结果，基于该三维流场结果根据压气机模型生成对应的三维控制体，由此构建对应的动量平衡方程以计算轴向动量变化量，根据不同压气机模型的轴向动量变化量即可评估不同机匣处理构型的扩稳能力，提高了机匣处理构型的优化效率。
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1.一种压气机机匣处理扩稳能力的评估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压气机模型包括压气机的机体模型和机匣处理模型；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述机体模型和所述机匣处理模型进行RANS数值模拟，得到所述三维流场结果，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设测试条件包括在所述压气机计算模型的进口设置总温和总压边界条件，固壁设置为无滑移边界条件，所述压气机计算模型中的机匣处理域和压气机域采用冻结转子连接，机匣处理域的出口设置流量边界条件。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用网格生成技术处理所述机体模型和所述机匣处理模型，其中对近壁处网格进行加密处理，获得压气机计算模型，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述三维流场结果，根据所述压气机模型生成三维控制体，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三维控制体满足如下条件：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动量平衡方
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对多个所述压气机模型的多个所述轴向动量变化量进行分析，得到分析结果，包括：
10.一种压气机机匣处理扩稳能力的评估装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种压气机机匣处理扩稳能力的评估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压气机模型包括压气机的机体模型和机匣处理模型；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述机体模型和所述机匣处理模型进行rans数值模拟，得到所述三维流场结果，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设测试条件包括在所述压气机计算模型的进口设置总温和总压边界条件，固壁设置为无滑移边界条件，所述压气机计算模型中的机匣处理域和压气机域采用冻结转子连接，机匣处理域的出口设置流量边界条件。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，范忠岗，巴顿，吴跃腾，张敏，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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