[发明专利]一种基于无量纲负荷控制参数的轴流压气机S2反问题设计方法

权利要求书

1.一种基于无量纲负荷控制参数的轴流压气机S2反问题设计方法，其特征是：

(1)展向扭曲规律设计：采用载荷系数ψ与反动度Ω两个无量纲参数作为负荷控制参数；

(2)展向损失设计：根据各级均径处压比与损失情况，进行轴流压气机各级叶片的展向损失设计，获得压气机各级动叶压比的沿径分布与各级动、静叶损失系数的沿径分布；

(3)典型S2流面流线曲率法求解：根据展向扭曲规律设计与展向损失设计获得的沿径分布设计结果，选取轴对称子午流面作为典型S2流面，采用流线曲率法进行反问题求解，获得轴流压气机各级动、静叶片排沿径向的气动参数分布，从而获得轴流压气机的S2气动设计方案；

载荷系数ψ与反动度Ω通过动叶圆周速度U、动叶进出口绝对切向速度C_1u和C_2u进行计算：

载荷系数：表征轴流压气机级负荷能力的无量纲参数；

反动度：表征轴流压气机级中动、静叶之间负荷分配情况的无量纲参数；

根据一维设计结果，提取各级均径处的载荷系数ψ_ave与反动度Ω_ave，进行轴流压气机各级叶片的展向扭曲规律设计，获得压气机各级动叶进口绝对切向速度C_1u沿径分布：

式中，R_ave1为该级动叶进口平均半径；U_ave1为该级动叶进口均径处圆周速度，Ω_ave为该级均径处反动度；ψ_ave为该级均径处载荷系数；n、m为扭曲规律设计指数：

当n＝1、m＝1时，为等环量扭曲规律；

当n＝-1、m＝1时，为等反动度扭曲规律；

当n∈(-1,1)、m＝1时，为居间扭曲规律，其中当n＝0、m＝1时为指数涡扭曲规律；

当n＝0、m＝0时，为恒定涡扭曲规律；

通过选取不同的n、m值，实现不同的展向扭曲规律设计，从而获得压气机各级动叶进口沿径不同位置R₁处的预旋分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于无量纲负荷控制参数的轴流压气机S2反问题设计方法，其特征是：采用动叶效率η_R与静叶总压恢复系数δ_S作为展向损失设计参数，通过给定η_R与δ_S的沿径分布规律，实现轴流压气机各级动、静叶片的展向损失设计。