[发明专利]一种基于变比热计算的高压涡轮效率评估方法及装置

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

发明内容

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。

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：

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。

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：

T_out(i)＝T₄-ΔT*i；