[发明专利]一种跨音速轴流压气机机匣周向槽组合设计方法

权利要求书

1.一种跨音速轴流压气机机匣周向槽组合设计方法，其特征在于，所述方法是通过以下步骤实现的：

SS1.叶尖泄漏流弦向分段特征分析

根据压气机叶尖压力面附近的相对总压分布和叶尖吸力面附近的静压分布，对决定叶尖泄漏流强度的载荷弦向分布特征进行分析；

根据相对总压和静压的阶跃分布特征对叶尖泄漏流进行分段处理，计算每段的平均气流参数；

SS2.掺混控制体建模及损失分析

采用控制体方法对泄漏流与主流的掺混过程进行建模，根据质量、动量、能量、状态的守恒关系式列出控制方程；

根据各段泄漏流的气流参数以及主流参数，联立求解控制方程组得到掺混出口的气流参数，从而计算掺混过程引起的总压损失；

SS3.周向槽组合设计

根据当量损失系数，分析单位面积间隙引起的泄漏流掺混损失，将各部分泄漏流按照当量损失系数从大到小排序，将周向槽优先布置在当量损失系数大的叶尖分段区间，或是以当量损失较大的区间作为机匣开槽位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤SS1中叶尖泄漏流弦向分段，具体方法如下：

1)根据压气机光壁机匣的三维数值计算结果，分析转子叶尖泄漏流的弦向分布特征，得到其相对总压和静压的阶跃点位置，其中相对总压的阶跃点位置对应于叶尖泄漏涡与相邻叶片叶尖压力面的交汇点，而相对静压的阶跃点位置对应于通道激波与叶片叶尖吸力面的交汇点；

2)以上述两个交汇点为界，将泄漏流沿弦长方向分为若干段，分析每段泄漏流的平均速度大小和方向特性：取间隙内吸力面一侧的径向曲面作为分析面，根据公式(1)计算得到某一段间隙面上的泄漏流质量流量m_i，根据公式(2)计算得到该段间隙流动的平均速度V_i，根据公式(3)计算得到当地泄漏流与轴向的夹角α，根据公式(4)计算得到该段间隙质量平均的泄漏流气流角度α_i，公式(1)～(4)如下：

m_i＝∫_SρV_ldA (1)

V_i＝(∫_SρVV_ldA)/m_i (2)

α＝acos(V_a/V) (3)

α_i＝(∫_SραV_ldA)/m_i (4)

其中，下标i表示间隙内泄漏流的气流参数，m_i为某一段间隙面上的泄漏流质量流量，V_l表示垂直于当地中型线方向的泄漏流速度分量，ρ为间隙内气流密度，dA为间隙的微元面积，S为间隙面的面积，V为当地的泄漏流速度大小，V_i为某一段间隙流动的平均速度，α为当地泄漏流与轴向的夹角，V_a为当地的泄漏流轴向速度大小，acos表示反余弦函数，α_i为某一段间隙质量平均的泄漏流气流角度。