[发明专利]一种压气机低转速特性图扩展方法及装置

说明书

本发明公开了一种压气机低转速特性图扩展方法及装置，该压气机低转速特性图扩展方法包括以下步骤：输入压气机原始特性图；选定两参考特性线；得到参考特性线理想功系数和流量系数关系曲线；扩展得到低转速的理想功系数和流量系数关系曲线；得到低转速下压比和进口换算流量关系曲线；根据压气机原始特性图得到参考特性线的换算扭矩和出口换算流量关系曲线；线性拟合该关系曲线并扩展得到低转速的换算扭矩和出口换算流量关系曲线；得到低转速下效率和进口换算流量关系曲线。该扩展装置包括依次相连的存储器、处理器和收发器。本压气机低转速特性图扩展方法及装置选择扩展参考特性线后，可以直接得到扩展后的压气机部件特性，操作简便。

技术领域

本发明属于压气机气动性能设计技术领域，具体涉及一种压气机低转速特性图扩展方法及装置。

背景技术

压气机是一种通过旋转的叶片对气流做功以提高气流压力的机械。根据结构形式的不同，主要可以分为轴流式、径流式、斜流式和混合式四种。压气机是燃气涡轮发动机(主要包括航空发动机和地面燃气轮机)的重要部件之一，其性能的好坏对燃气涡轮发动机的性能产生重要的影响。描述压气机性能的主要参数有：转速、换算流量、压比和效率。

压气机的特性图通常由一系列不同换算转速下的压比和进口换算流量以及效率和进口换算流量的关系曲线组成，表征了压气机在不同状态下的工作能力。获取压气机特性图主要采用CFD(ComputationalFluidDynamics，即计算流体动力学)计算或试验两种手段，这两种手段通常只能获取一定换算转速以上的压气机特性图，即特性图的转速具有一定的范围。在工程实践过程中，有时需要低转速的压气机特性数据。例如：在进行燃气涡轮发动机起动过程和风车状态性能计算时，往往需要较低转速的压气机特性图。由于各种技术原因，这部分较低转速的特性数据往往无法通过CFD计算或试验手段获得。因此，需要一种工程上切实可行的方法，对压气机的特性图向低转速范围进行扩展。

目前常见的压气机特性扩展计算方法是基于气动相似理论的比例系数法，该方法由于相似理论条件适用范围有限，直接使用相似理论推导出的比例系数往往计算误差较大，为了降低计算误差，则需要人为对比例系数进行修正，因此对使用人员的经验提出较高的要求，计算结果受使用人员的经验影响较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种压气机低转速特性图扩展方法及装置，解决了现有技术中，计算误差较大以及需要设计人员根据经验对一系列系数进行设置的问题，同时具有操作便捷、计算快速的特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种压气机低转速特性图扩展方法，包括以下步骤：

输入压气机原始特性图，压气机原始特性图包括一系列不同换算转速下的压比和进口换算流量关系曲线以及效率和进口换算流量关系曲线；

在压气机原始特性图中选定两条向低转速扩展用的参考特性线，相应参考特性线的换算转速为参考换算转速；

计算得到参考特性线的理想功系数和流量系数关系曲线；

根据参考特性线的理想功系数和流量系数关系曲线，扩展计算出低转速的理想功系数和流量系数关系曲线；

根据低转速的理想功系数和流量系数关系曲线，计算得到低转速下压比和进口换算流量关系曲线；

根据压气机原始特性图，计算得到参考特性线的换算扭矩和出口换算流量关系曲线；

线性拟合参考特性线的换算扭矩和出口换算流量关系曲线，扩展得到低转速的换算扭矩和出口换算流量关系曲线；

根据低转速的换算扭矩和出口换算流量关系曲线计算得到低转速的效率和进口换算流量关系曲线。

在一种可能的设计中，选择压气机原始特性图中换算转速最低的两条特性线为参考特性线。