[发明专利]叶轮机最优时序位置确定方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及叶轮机领域，特别涉及一种叶轮机最优时序位置确定方法和装置。

背景技术

涡轮气动设计一般追求高的气动性能，而随着设计方法的发展，越来越显现定常设计的局限性。我们知道涡轮内部流场本质上是具有高度非定常性的，而充分挖掘非定常效应带来的气动收益是新的突破口。通过布局涡轮的时序位置来利用流场的非定常效应可以进一步提高涡轮的等熵效率。

不同时序位置对涡轮等熵效率影响不同，存在一个最优时序位置。为找到该最优时序位置，现有技术一般对涡轮不同时序位置进行非定常数值模拟进而得到涡轮最优时序位置。然而该方法存在以下几方面问题：一、目前非定常计算可能涉及到叶片约化问题，过程繁琐；二、多个算例的非定常计算对计算机资源要求较高；三、数值模拟反复迭代容易造成计算周期长。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种叶轮机最优时序位置确定方法和装置，可以简单快捷寻找到涡轮最优时序位置，可以避免大量的非定常数值模拟过程。

根据本发明的一个方面，提供一种叶轮机最优时序位置确定方法，包括：

通过定常数值模拟结果获取上游导叶尾迹在向下游输运过程的沿程速度分布；

根据所述沿程速度分布确定上游导叶尾迹在下游导叶入口处的周向总偏移距离；

根据所述周向总偏移距离获取叶轮机最优时序位置。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述沿程速度分布确定上游导叶尾迹在下游导叶入口处的周向总偏移距离包括：

根据所述沿程速度分布确定上游导叶尾迹通过动叶通道的第一时间、以及上游导叶尾迹通过动叶与下游导叶轴向间距的第二时间；

根据所述第一时间和所述第二时间确定所述周向总偏移距离。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述沿程速度分布确定上游导叶尾迹通过动叶通道的第一时间包括：

在动叶通道内沿轴向方向取至少三点，其中所述至少三点包括动叶入口处、动叶出口处、以及至少一个动叶通道中间点；

从定常数值模拟结果中获得所述至少三点处尾迹轴向速度值；

根据所述至少三点处尾迹轴向速度值、动叶轴向弦长、所述至少一个动叶通道中间点到动叶前缘的轴线距离，确定所述第一时间。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述沿程速度分布确定上游导叶尾迹通过动叶与下游导叶轴向间距的第二时间包括：

在动叶通道内沿轴向方向取两点，所述两点包括动叶出口处、以及下游导叶入口处；

从定常数值模拟结果中获得所述两点处尾迹轴向速度值；

根据所述两点处尾迹轴向速度值、动叶与下游导叶的轴向间距，确定所述第二时间。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一时间和所述第二时间确定所述周向总偏移距离包括：

根据上游导叶和动叶的轴线间距、上游导叶出口几何角确定上游导叶尾迹的第一阶段周向偏移距离，其中，所述第一阶段周向偏移距离为上游导叶尾迹到达动叶入口处的周向偏移距离；

根据动叶基元级径向半径、叶轮机转速、和所述第一时间确定上游导叶尾迹的第二阶段周向偏移距离，其中，所述第二阶段周向偏移距离为上游导叶尾迹通过动叶通道，到达动叶出口处的周向偏移距离；

根据动叶基元级径向半径、叶轮机转速、动叶出口几何角、动叶和下游导叶的轴线间距、和所述第二时间确定上游导叶尾迹的第三阶段周向偏移距离，其中，所述第三阶段周向偏移距离为上游导叶尾迹从动叶出口处到达下游导叶入口的周向偏移距离；

将所述第一阶段周向偏移距离、第二阶段周向偏移距离和第三阶段周向偏移距离的和作为所述周向总偏移距离。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述周向总偏移距离获取叶轮机最优时序位置包括：

根据所述周向总偏移距离、下游导叶基元级径向半径以及下游导叶叶片数目确定叶轮机最优时序位置，其中所述叶轮机最优时序位置为下游导叶和上游导叶的周向相对位置。

根据本发明的另一方面，提供一种叶轮机最优时序位置确定装置，包括速度获取模块、总偏移获取模块和最优时序获取模块，其中：

速度获取模块，用于通过定常数值模拟结果获取上游导叶尾迹在向下游输运过程的沿程速度分布；

总偏移获取模块，用于根据所述沿程速度分布确定上游导叶尾迹在下游导叶入口处的周向总偏移距离；

最优时序获取模块，用于根据所述周向总偏移距离获取叶轮机最优时序位置。

在本发明的一个实施例中，所述总偏移获取模块包括时间获取单元和总偏移获取单元，其中：