多级压气机S2流面参数的计算方法技术

本发明专利技术提供了一种多级压气机S2流面参数的计算方法，其包括：步骤S1、计算开始；步骤S2、基于准三维S2计算方法，获得多级压气机的全流场参数，包括各级叶片主流区域和端壁区域的流场参数；基于三维CFD计算方法，获得多级压气机的全流场参数，包括各级叶片主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S3、将准三维S2计算方法所获取的主流区域参数与基于三维CFD计算方法修正后的端壁区域参数进行合并，得到新的多级压气机S2流面参数，作为最终计算结果。本发明专利技术结合了准三维S2计算方法与三维CFD计算方法各自的优点，其克服了准三维S2计算的叶片前缘、尾缘流场参数变化剧烈和三维CFD计算的叶片通道流场参数平均值不准的缺陷。流场参数平均值不准的缺陷。流场参数平均值不准的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
多级压气机S2流面参数的计算方法


[0001]本专利技术涉及压气机气动设计领域，特别涉及一种多级压气机S2流面参数的计算方法。

技术介绍

[0002]在现有技术中，航空发动机高压压气机通常采用多级串联的形式，各排叶片几何型面复杂，叶身通常具有弯、掠、扭等较为复杂的几何特征。各级叶片均有独自的气动特征，级与级之间的参数差异非常大，且叶片与端壁相互干涉影响，主流区域与端壁区域的参数差异非常大。想要获得比较准确的叶片通道中的完整流场结果非常困难。
[0003]准三维S2计算方法通常通过求解径向平衡方程的方法进行流场计算，主流区域的流场计算较为准确。但是计算过程中由于忽略粘性的影响，而是通过引入经验模型，仅对端壁附近流场进行简单修正，得到端壁附近流场的求解，造成叶片通道中叶根、叶尖区域流场参数与实际情况差异较大，最终导致求解得到的流场结果不能真实反映设计结果。
[0004]三维CFD计算方法通过求解粘性N-S方程进行流场计算，对近端壁附近的流场采用边界层方程进行求解。通常认为，这种求解比较符合实际情况，但在求解主流区域参数时，由于在叶片排与叶片排之间的交界面参数传递时，采用了一些经验模型，如一维非反射等。
[0005]这就导致了各级的主流参数与真实情况差异较大，尤其在用三维CFD计算求解多级压气机（如十级以上）的主流参数时，各级之间的计算误差会逐渐累加，导致计算结果与真实情况差异逐渐累加放大。主流区域参数严重失真，最终求解得到的流场结果误差较大。
[0006]准三维S2计算方法以及三维CFD计算方法存在如下问题：一、采用准三维S2计算方法得到的多级压气机流场参数在叶根和叶尖区域参数与实际情况差异较大，导致计算结果与实际结果偏差较大。
[0007]二、采用三维CFD计算方法得到的多级压气机流场在主流区域与实际情况差异较大，导致计算结果与实际结果偏差较大。
[0008]有鉴于此，针对以上这两种设计方法不足，本专利技术提出了一种结合准三维S2计算方法以及三维CFD计算方法各自的优点，提出一种能够生成更接近于真实情况的压气机流场参数的方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中准三维S2计算方法以及三维CFD计算方法获得的多级压气体流场参数与实际情况差异较大的缺陷，提供一种多级压气机S2流面参数的计算方法。
[0010]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多级压气机S2流面参数的计算方法，其特点在于，所述多级压气机S2流面参数的计算方法包括：步骤S1、计算开始；
步骤S2、基于准三维S2计算方法，获得多级压气机的全流场参数，包括各级叶片主流区域和端壁区域的流场参数；基于三维CFD计算方法，获得多级压气机的全流场参数，包括各级叶片主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S3、将准三维S2计算方法所获取的主流区域参数与基于三维CFD计算方法修正后的端壁区域参数进行合并，得到新的多级压气机S2流面参数，作为最终计算结果。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S2中具体包括：步骤S
21
、按照准三维S2计算方法进行流场求解，获取多级压气机的各级叶片的流场参数分布，包括主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S
22
、判断是否得到全流场参数；若是，进入步骤S3；若否，返回步骤S
21
，重新开始准三维S2计算方法进行流场求解。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S2中还具体包括：步骤S
21
’
、按照三维CFD计算方法进行流场求解，获取多级压气机的各级叶片的流场参数分布，包括主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S
22
’
、判断是否得到全流场参数；若是，进入步骤S3；若否，返回步骤S
21
’
，重新开始三维CFD计算方法进行流场求解。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S3中具体包括：步骤S
31
、汇总所述步骤S
21
和步骤S
21
’
得到的流场参数；步骤S
32
、进行数据合并，得到新的流场参数；步骤S
33
、完成全部计算。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述多级压气机包括n级叶片，其中n为自然数，且n≥5，所述步骤S
32
中包括：步骤S
321
、针对第一级叶片的前缘参数或尾缘参数，所述新的流场参数的0.1≤Span(x)≤0.9的区域，直接采用准三维S2计算方法的计算结果；步骤S
322
、对于Span(x)>0.9区域的流场参数，以及Span(x)<0.1区域的流场参数，根据三维CFD计算方法的计算结果修正得到。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S
322
中还包括：将三维CFD计算方法计算获得的Span(x)>0.9区域的流场参数分别除以Span(x)=0.9位置处的流场参数，得到一组系数，将所述系数乘以准三维S2计算方法得到的Span(x)=0.9位置的流场参数，以此得到新的Span(x)>0.9区域的流场参数；将三维CFD计算方法计算获得的Span(x)< 0.1区域的流场参数分别除以Span(x)=0.1位置处的流场参数，得到一组系数，将所述系数乘以准三维S2计算方法得到的Span(x)=0.1位置的流场参数，以此得到新的Span(x)< 0.1区域的流场参数；针对第一级叶片前缘参数或尾缘参数，将新的Span(x)<0.1, 0.1≤Span(x)≤0.9, Span(x)>0.9区域的流场参数组合合并即可得到相应截面位置完整的新的流场参数。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述多级压气机包括n级叶片，其中n为自然数，且n≥5，所述步骤S
32
中包括：步骤S
321
’
、针对第n级叶片的前缘参数或尾缘参数，所述新的流场参数的0.2≤Span(x)≤0.8的区域，直接采用准三维S2计算方法的计算结果；步骤S
322
’
、对于Span(x)>0.8区域的流场参数，以及Span(x)<0.2区域的流场参数，根据
三维CFD计算方法的计算结果修正得到。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S
322
’
中还包括：将三维CFD计算方法计算获得的Span(x)>0.8区域的流场参数分别除以Span(x)=0.8位置处的流场参数，得到一组系数，将所述系数乘以准三维S2计算方法得到的Span(x)=0.8位置的流场参数，以此得到新的Span(x)>0.8区域的流场参数；将三维CFD计算方法计算的Span(x本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级压气机S2流面参数的计算方法，其特征在于，所述多级压气机S2流面参数的计算方法包括：步骤S1、计算开始；步骤S2、基于准三维S2计算方法，获得多级压气机的全流场参数，包括各级叶片主流区域和端壁区域的流场参数；基于三维CFD计算方法，获得多级压气机的全流场参数，包括各级叶片主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S3、将准三维S2计算方法所获取的主流区域参数与基于三维CFD计算方法修正后的端壁区域参数进行合并，得到新的多级压气机S2流面参数，作为最终计算结果。2.如权利要求1所述的多级压气机S2流面参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括：步骤S
21
、按照准三维S2计算方法进行流场求解，获取多级压气机的各级叶片的流场参数分布，包括主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S
22
、判断是否得到全流场参数；若是，进入步骤S3；若否，返回步骤S
21
，重新开始准三维S2计算方法进行流场求解。3.如权利要求2所述的多级压气机S2流面参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S2中还具体包括：步骤S
21
’
、按照三维CFD计算方法进行流场求解，获取多级压气机的各级叶片的流场参数分布，包括主流区域和端壁区域的流场参数；步骤S
22
’
、判断是否得到全流场参数；若是，进入步骤S3；若否，返回步骤S
21
’
，重新开始三维CFD计算方法进行流场求解。4.如权利要求3所述的多级压气机S2流面参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S3中具体包括：步骤S
31
、汇总所述步骤S
21
和步骤S
21
’
得到的流场参数；步骤S
32
、进行数据合并，得到新的流场参数；步骤S
33
、完成全部计算。5.如权利要求4所述的多级压气机S2流面参数的计算方法，其特征在于，所述多级压气机包括n级叶片，其中n为自然数，且n≥5，所述步骤S
32
中包括：步骤S
321
、针对第一级叶片的前缘参数或尾缘参数，所述新的流场参数的0.1≤Span(x)≤0.9的区域，直接采用准三维S2计算方法的计算结果；步骤S
322
、对于Span(x)>0.9区域的流场参数，以及Span(x)<0.1区域的流场参数，根据三维CFD计算方法的计算结果修正得到。6.如权利要求5所述的多级压气机S2流面参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S
322
中还包括：将三维CFD计算方法计算获得的Span(x)>0.9区域的流场参数分别除以Span(x)=0.9位置处的流场参数，得到一组系数，将所述系数乘以准三维S2计算方法得到的Span(x)=0.9位置的流场参数，以此得到新的Span(x)>0.9区域的流场参数；将三维CFD计算方法计算获得的Span(x)< 0.1区域的流场参数分别除以Span(x)=0.1位置处的流场参数，得到一组系数，将所述系数乘以准三维S2计算方法得到的Span(x)=0.1位置的流场参数，以此得到新的Span(x)< 0.1区域的流场参数；
针对第一级叶片前缘参数或尾缘参数，将新的Span(x)<0.1, 0.1≤Span(x)≤0.9, Span(x)>0.9区域的流场参数组合合并即可得到相应截...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟志龙，曹传军，姜逸轩，李游，吴帆，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：