[发明专利]一种基于气流激振的涡轮导向器大小叶片布局方法

说明书

本申请提供一种基于气流激振的涡轮导向器大小叶片布局方法，所述方法包括：获得至少两个导向器大小叶片布局方案；对所述至少两个导向器大小叶片布局方案分别进行流场数值仿真，获得发动机最大状态的导向器出口流场特性，所述导向器出口流场特性包括总压数据和总温数据；根据所述导向器出口流场特性，提取发动机最大状态导向器出口流场在相对腔高预设位置处的总压数据；分别对每个导向器大小叶片布局方案下出口流场的相对腔高预设位置处的总压数据进行频谱分析，获得对应的气流激振力幅频特性；对各个导向器大小叶片布局方案对应的气流激振力幅频特性进行对比分析，筛选出最优设计方案，作为最终的导向器大小叶片布局方案。

技术领域

本申请涉及航空发动机领域，具体涉及一种基于气流激振的涡轮导向器大小叶片布局方法。

背景技术

带大叶片的涡轮导向器结构用大叶片替换常规导向器中的部分叶片，兼具支板和导向器的功能，能在满足结构要求的条件下实现良好的气动性能，具是一种较好的紧凑式设计。但大叶片叶形较厚，相对于小叶片是异型叶片，这就破坏了小叶片组成的具有良好收敛性的涡轮气动通道，增加了导向器出口流场的周向不均匀性，会形成新的叶片振动诱因，给发动机转子叶片动强度设计带来潜在不利影响。

涡轮导向器大小叶片布局设计不合理，可能会引发由于气动激振力过大而导致叶片裂纹甚至断裂的故障。因此，大小叶片的布局设计成为带大叶片的涡轮导向器设计的重要技术难点之一。目前，带大叶片的涡轮导向器在发动机中应用和可参考公开资料均较少，无法在设计阶段对导向器大小叶片布局方案进行有效评估。如何在设计阶段，建立一种准确、有效的分析方法，对带大叶片的涡轮导向器布局设计进行准确分析和评价，实现结构的正向设计，是一个具有重要意义的急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于气流激振的涡轮导向器大小叶片布局方法，可用于带大叶片的涡轮导向器设计，为涡轮导向器大小叶片布局的设计提供基础支持。

本申请提供一种基于气流激振的涡轮导向器大小叶片布局方法，其特征在于，所述方法包括：

根据发动机导向器功能特点和空间约束，通过调整导向器大小叶片周向分布，获得至少两个导向器大小叶片布局方案；

对所述至少两个导向器大小叶片布局方案分别进行流场数值仿真，获得发动机最大状态的导向器出口流场特性，所述导向器出口流场特性包括总压数据和总温数据；

根据所述导向器出口流场特性，提取发动机最大状态导向器出口流场在相对腔高预设位置处的总压数据；

分别对每个导向器大小叶片布局方案下出口流场的相对腔高预设位置处的总压数据进行频谱分析，获得对应的气流激振力幅频特性；

对各个导向器大小叶片布局方案对应的气流激振力幅频特性进行对比分析，筛选出最优设计方案，作为最终的导向器大小叶片布局方案。

具体的，相对腔高预设位置包括相对腔高50％处。

具体的，所述分别对每个导向器大小叶片布局方案下出口流场的总压数据进行频谱分析，获得对应的气流激振力幅频特性，具体包括:

获得导向器出口流场总压数据；

根据所述导向器出口流场总压数据和发动机转速，分别对每个导向器大小叶片布局方案下出口流场的总压数据进行频谱分析，获得对应的气流激振力幅频特性。

具体的，频谱分析的方法包括傅里叶变换。

具体的，导向器出口流场特性获取方法包括有限元数值仿真。

具体的，导向器大小叶片布局方案包括大小叶片均匀分布。

具体的，导向器大小叶片布局方案包括大小叶片非均匀分布。

具体的，导向器大小叶片布局方案筛选依据包括气流激振力的幅值大小。