一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法及装置制造方法及图纸

本申请属于发动机试验技术领域，具体涉及一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法及装置。该方法包括步骤S1、根据高压涡轮效率公式计算第一高压涡轮效率初猜值；步骤S2、将高压涡轮自进口至出口划分为多个小涡轮，确定每个小涡轮的进口总温与出口总温；步骤S3、计算各小涡轮的绝热指数；步骤S4、确定各小涡轮的出口总压；步骤S5、重复上述步骤，直至计算出最后一个小涡轮的出口总压；步骤S6、确定最后一个小涡轮的出口总压相对于高压涡轮出口总压的变化率，若变化率大于预设值，则更新第一高压涡轮效率初猜值，直至所述变化率小于预设值。本申请实现了高压涡轮效率的变比热比计算，极大的提高了高压涡轮效率的计算精度。极大的提高了高压涡轮效率的计算精度。极大的提高了高压涡轮效率的计算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法及装置


[0001]本申请属于发动机试验
，具体涉及一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法及装置。

技术介绍

[0002]为了评估航空发动机风扇、压气机、涡轮等部件的效率，会采用测量或者计算的方式获取相应部件进出口的总温、总压，然后给定恒定的发动机绝热指数kg(对于燃气取1.33，对于空气取1.4)，根据发动机原理计算出相应部件的效率。
[0003]采用此种方式可以初步评估算出发动机相应部件的效率，对于风扇、压气机等进出口温度变化范围较小的，计算精度可接受，但对于高压涡轮部件，其进出口温度变化大(由一千几百K降低至几百K)，由于发动机绝热指数kg与气体温度和油气比相关，高压涡轮进口处的绝热指数与出口处的绝热指数值差异很大，原有技术方案只能采用进口处的绝热指数kg或者出口处的绝热指数kg，计算精度相对较低，精度略高的会采用两者的平均值进行计算，但是其计算精度同样会存在较大的误差。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题之一，本申请提供了一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法及装置，以便能够更准确的评估出高压涡轮的效率。
[0005]本申请第一方面提供了一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法，主要包括：
[0006]步骤S1、根据高压涡轮效率公式计算第一高压涡轮效率初猜值η
TH
，根据高压涡轮进口空气流量和燃油流量计算出油气比；
[0007]步骤S2、将所述高压涡轮自进口至出口划分为多个小涡轮，根据高压涡轮的进口总温及出口总温，按等间隔降温原则确定每个小涡轮的进口总温T
in
(i)与出口总温T
out
(i)；
[0008]步骤S3、根据第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)和所述油气比确定第i个小涡轮的绝热指数k
g
(i)；
[0009]步骤S4、确定第i个小涡轮的涡轮效率η
TH(i)
，并基于第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)、出口总温T
out
(i)及进口总压P
in
(i)确定第i个小涡轮的出口总压P
out
(i)，其中，第一个小涡轮的进口总压为高压涡轮的进口总压P4，第i个小涡轮的出口总压为第i+1个小涡轮的进口总压；
[0010]步骤S5、重复步骤S2
‑
S4，直至计算出最后一个小涡轮的出口总压P
out
(num)，并赋值给第一变量P
5out
；
[0011]步骤S6、确定最后一个小涡轮的出口总压P
out
(num)相对于高压涡轮出口总压P5的变化率，若所述变化率小于预设值，则将步骤S1给定的第一高压涡轮效率初猜值作为高压涡轮效率的最终值，否则，更新步骤S1的第一高压涡轮效率初猜值，重复上述步骤，直至所述变化率小于预设值。
[0012]优选的是，步骤S2中，第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)为第i
‑
1个小涡轮的出口总温，第i个小涡轮的出口总温T
out
(i)为：
[0013]T
out
(i)＝T4‑
ΔT*i；
[0014]其中，T4为高压涡轮进口总温，ΔT＝(T5‑
T4)/num，其中，T5为高压涡轮出口总温，num为高压涡轮划分的小涡轮个数。
[0015]优选的是，步骤S4中，确定第i个小涡轮的出口总压P
out
(i)为：
[0016][0017]优选的是，步骤S6中，更新所述第一高压涡轮效率初猜值包括：
[0018]步骤S61、设定第二高压涡轮效率初猜值η
THtmp
为所述第一高压涡轮效率初猜值的设定倍数；
[0019]步骤S62、根据所述第二高压涡轮效率初猜值η
TH
，进行步骤S2
‑
S5的内循环，确定最后一个小涡轮的出口总压，并赋值给第二变量P
5outtmp
；
[0020]步骤S63、更新所述第一高压涡轮效率初猜值，并执行步骤S2
‑
S6的外循环：
[0021][0022]其中，η
TH(new)
为新的第一高压涡轮效率初猜值。
[0023]优选的是，步骤S61中，所述设定倍数为1.01倍。
[0024]本申请第二方面提供了一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估装置，主要包括：
[0025]效率及油气比计算模块，用于根据高压涡轮效率公式计算第一高压涡轮效率初猜值η
TH
，根据高压涡轮进口空气流量和燃油流量计算出油气比；
[0026]高压涡轮划分模块，用于将所述高压涡轮自进口至出口划分为多个小涡轮，根据高压涡轮的进口总温及出口总温，按等间隔降温原则确定每个小涡轮的进口总温T
in
(i)与出口总温T
out
(i)；
[0027]小涡轮绝热指数计算模块，用于根据第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)和所述油气比确定第i个小涡轮的绝热指数k
g
(i)；
[0028]各小涡轮出口总压计算模块，用于确定第i个小涡轮的涡轮效率η
TH(i)
，并基于第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)、出口总温T
out
(i)及进口总压P
in
(i)确定第i个小涡轮的出口总压P
out
(i)，其中，第一个小涡轮的进口总压为高压涡轮的进口总压P4，第i个小涡轮的出口总压为第i+1个小涡轮的进口总压；
[0029]最后一个小涡轮出口总压计算模块，用于重复调用上述模块，直至计算出最后一个小涡轮的出口总压P
out
(num)，并赋值给第一变量P
5out
；
[0030]基于残差的循环控制模块，用于确定最后一个小涡轮的出口总压P
out
(num)相对于高压涡轮出口总压P5的变化率，若所述变化率小于预设值，则将给定的第一高压涡轮效率初猜值作为高压涡轮效率的最终值，否则，更新所述第一高压涡轮效率初猜值，直至所述变化率小于预设值。
[0031]优选的是，所述高压涡轮划分模块中，第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)为第i
‑
1个小
涡轮的出口总温，第i个小涡轮的出口总温T
out
(i)为：
[0032]T
out
(i)＝T4‑
ΔT*i；
[0033]其中，T4为高压涡轮进口总温，ΔT＝(T5‑
T4)/num，其中，T5为高压涡轮出口总温，num为高压涡轮划分的小涡轮个数。
[0034]优选的是，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据高压涡轮效率公式计算第一高压涡轮效率初猜值η
TH
，根据高压涡轮进口空气流量和燃油流量计算出油气比；步骤S2、将所述高压涡轮自进口至出口划分为多个小涡轮，根据高压涡轮的进口总温及出口总温，按等间隔降温原则确定每个小涡轮的进口总温T
in
(i)与出口总温T
out
(i)；步骤S3、根据第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)和所述油气比确定第i个小涡轮的绝热指数k
g
(i)；步骤S4、确定第i个小涡轮的涡轮效率η
TH(i)
，并基于第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)、出口总温T
out
(i)及进口总压P
in
(i)确定第i个小涡轮的出口总压P
out
(i)，其中，第一个小涡轮的进口总压为高压涡轮的进口总压P4，第i个小涡轮的出口总压为第i+1个小涡轮的进口总压；步骤S5、重复步骤S2
‑
S4，直至计算出最后一个小涡轮的出口总压P
out
(num)，并赋值给第一变量P
5out
；步骤S6、确定最后一个小涡轮的出口总压P
out
(num)相对于高压涡轮出口总压P5的变化率，若所述变化率小于预设值，则将步骤S1给定的第一高压涡轮效率初猜值作为高压涡轮效率的最终值，否则，更新步骤S1的第一高压涡轮效率初猜值，重复上述步骤，直至所述变化率小于预设值。2.如权利要求1所述的基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法，其特征在于，步骤S2中，第i个小涡轮的进口总温T
in
(i)为第i
‑
1个小涡轮的出口总温，第i个小涡轮的出口总温T
out
(i)为：T
out
(i)＝T4‑
ΔT*i；其中，T4为高压涡轮进口总温，ΔT＝(T5‑
T4)/num，其中，T5为高压涡轮出口总温，num为高压涡轮划分的小涡轮个数。3.如权利要求1所述的基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法，其特征在于，步骤S4中，确定第i个小涡轮的出口总压P
out
(i)为：4.如权利要求1所述的基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法，其特征在于，步骤S6中，更新所述第一高压涡轮效率初猜值包括：步骤S61、设定第二高压涡轮效率初猜值η
THtmp
为所述第一高压涡轮效率初猜值的设定倍数；步骤S62、根据所述第二高压涡轮效率初猜值η
TH
，进行步骤S2
‑
S5的内循环，确定最后一个小涡轮的出口总压，并赋值给第二变量P
5outtmp
；步骤S63、更新所述第一高压涡轮效率初猜值，并执行步骤S2
‑
S6的外循环：其中，η
TH(new)
为新的第一高压涡轮效率初猜值。5.如权利要求1所述的基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法，其特征在于，步骤
S61中，所述设定倍数为1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉思环，刘永泉，李焦宇，赵伟辰，刘亚君，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：