一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法
专利汇可以提供一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高性能舰船燃机 压气机 气动 设计方法。本 发明 的目的是为了解决 现有技术 的基于我国舰船动 力 的舰船燃机压气机气动设计操作复杂，适应范围小的问题。本发明所述的一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，包括：根据设计要求和目标，按照压气机总体设计要求，进行多级轴流压气机的一维反问题设计，在一维设计方案的 基础 上，进行S2通流反问题设计；采用多级压气机三维数值模拟方法，对比分析压气机的三维匹配特性，进行三维数值模拟并与一维和S2计算结果进行对比分析；将得到的数据返回至S2通流反问题设计中，反复 迭代 ，完成S2通流反问题设计及 叶片 造型设计。本发明可应用 燃气轮机 的所有领域，其应用领域包括军事、 能源 、电力、交通、环保等方面。，下面是一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法专利的具体信息内容。
1.一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，其特征在于，所述一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，包括以下步骤：
步骤一、根据设计要求和目标，按照压气机总体设计要求，进行多级轴流压气机的一维反问题设计，得到多个设计方案；
依据平均半径气动设计规范选取压气机基本参数，进行多方案优化得到初始设计方案；根据初始设计方案得到基元级基本参数以及子午流道参数；以此为基础进行压气机一维特性计算及其优化，通过特定损失模型、落后角模型校验初始设计方案的效率、压比、喘振裕度特性指标是否满足要求，若不满足，则在此基础上，从一维正问题分析的角度对几何参数再进行调整，直至方案满足设计要求；
步骤二、在一维设计方案的基础上，进行S2通流反问题设计，依据沿径气动设计规范，估算动叶的效率分布以及静叶的总压恢复系数；
基于S2通流反问题设计获得流道中的各叶高流线位置及进出口气流角参数；再参照叶片造型设计规范，确定弦长、最大相对厚度、落后角关键参数，在流面上进行叶片造型；针对具有不同进口马赫数的流面选取压气机流向的做功规律，构造压气机叶型，获得压气机叶片的扭转初步方案，根据得到的方案进行设计点的三维流场逐级计算，得到动叶的效率分布以及静叶的总压恢复系数，进一步校验S2反问题匹配设计的准确性以及对叶片的匹配性能进行改进：
采用多级压气机三维数值模拟方法，对比分析压气机的三维匹配特性，进行三维数值模拟并分别与一维和S2的计算结果进行对比分析；综合考虑设计工况与非设计工况，对存在匹配问题的部分，通过调整叶片安装角度并进行叶片优化设计，来完成平均参数的三维匹配；并根据三维数值模拟结果，逐级进行动、静叶片之间的匹配设计；将得到的数据返回至S2通流反问题设计中，反复迭代，完成S2通流反问题设计及叶片造型设计。
2.根据权利要求1所述一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，其特征在于，步骤一所述一维反问题设计的过程中，轴向速度选取为170m/s～190m/s。
3.根据权利要求2所述一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，其特征在于，所述步骤一进行压气机一维特性计算及其优化；具体过程为：
在一维特性计算及其优化阶段，采用Concepts-NREC工程设计系统中的AXIAL软件模块，提供多级轴流压气机和透平机械的设计方案，以及已有机组或设计方案分析功能，同时能够进行叶轮机械变工况性能预测分析；在一维特性计算及优化阶段采用程序软件的分析模式，对一维反问题得到的压气机通流设计结果，即各级叶片排的几何参数，借助程序软件的分析模式进行验算，反复计算比较各方案，确定方案的合理性。
4.根据权利要求3所述一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，其特征在于，步骤二所述S2通流反问题设计的具体过程为：
在一维设计方案基础上，基于流线曲率法进行S2通流反问题设计以获得压气机叶片的扭转初步方案并修改局部子午通道曲率；在给定子午流道尺寸的基础上设计叶栅性能参数沿叶高的分布规律；
对于动叶，输入参数包括动叶效率和总压比沿叶高分布，效率的分布规律按照根部高、顶部低的分布规律给定，总压比按照沿径向不变的规律给出；
静叶的输入参数是静叶的总压恢复系数和出口的切向速度，初步估计总压恢复系数按照径向分布，根据下一级进口对预旋提出的要求确定静叶出口切线速度，通过调整总压径向的分布规律，调整局部的子午流道型线。
5.根据权利要求4所述一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，其特征在于，步骤二所述叶片造型设计的具体过程为：
采用正问题方法进行CDA叶型的设计，通过以下四个步骤完成：
(1)确定中弧线；
(2)确定叶型厚度分布规律；
(3)将厚度分布叠加到中弧线上；
(4)按照积叠规律进行展向积叠，获得叶片几何造型。
6.根据权利要求5所述一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法，其特征在于，步骤二中逐级进行动、静叶片之间的匹配包括：
势流区气流角的匹配和端区的角度匹配。
一种高性能舰船燃机压气机气动设计方法
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