[发明专利]一种涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法

权利要求书

1.一种涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1：基于涡轮通流阶段气动设计结果，得到N个不同展向高度处截面的进出口气动参数和几何参数，N的个数以气动设计结果为准；

步骤2：对不同展向高度处的截面进行“分段线化”处理，得到各截面沿轴向划分的片段I和片段II；

步骤3：建立经过系数修正的上游叶片尾迹模型，即尾迹速度损失分布；尾迹速度损失分布均满足高斯分布：

其中，w_υ为速度损失量，w_c为最大速度损失量,为垂直来流尾迹流向的坐标，Y为最大尾迹宽度；

上游尾迹强度在真实叶片通道内流动时会发生明显变化，因此针对片段I和片段II需要提出对应的尾迹速度损失分布，即对w_c分布和Y分布进行修正：

步骤4：基于Hanson叶轮机单音噪声预测模型，结合步骤3得到的修正尾迹模型，以步骤1得到的参数作为输入，分别计算各个展向截面的叶片各片段的非定常气动载荷，然后将不同展向高度的二维叶珊上的气动载荷合并，以此作为整个准三维叶片表面的非定常气动载荷力分布；

步骤5：基于步骤4得到的准三维叶片表面的非定常气动载荷力分布，结合Tylor和Sofrin管道声模态传播与截止理论和Goldsterin管道声学理论，计算不同谐波频率下的涡轮叶片排单音噪声的“截通”模态及对应的声功率，将该频率下所有的模态声功率进行叠加，就可以得到该频率对应的总声功率。

2.根据权利要求1所述涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法，其特征在于：所述步骤1的截面数N和各个截面的几何参数和气动参数均来自于通流设计结果。

3.根据权利要求1所述涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法，其特征在于：所述步骤2的分段线化的方法为：

首先，通过涡轮通流气动设计确定各截面的五个几何参数，其中，前缘点为A点、尾缘点为C点、进气角为θ₁、出口角为θ₂，叶片轴向弦长为C；

然后，由A、C、θ₁和θ₂共同确定分段拐点B，C₁和C₂分别为AB段和BC段的轴向弦长；将各个截面沿轴向分成AB段和BC段，完成分段；

最后，将AB段和BC段进行线化假设，完成线化。

4.根据权利要求1所述涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法，其特征在于：所述步骤3中，与片段I和片段II相对应的修正尾迹模型分别是：

式中，C_D为阻力系数，为沿上游叶片弦长方向的相对坐标。

5.根据权利要求1所述涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法，其特征在于：所述步骤4中，上游尾迹在下游叶片表面引起的上洗速度和叶片表面的非定常气动力载荷之间的关系沿用Hanson模型中的核函数，如下式所示：

式中，KSS、KRS、KSR、KRR分别为上游静子叶片载荷对本身的影响系数、下游转子叶片载荷对上游静子叶片载荷的影响系数、上游静子叶片载荷对下游转子叶片载荷的影响系数，下游转子叶片载荷对本身的影响；LS和LR分别代表静子叶片和转子叶片表面的气动载荷力分布；WS和WR分别代表静子叶片表面和转子叶片表面的上洗速度分布。

6.根据权利要求1所述涡轮叶片排干涉单音噪声准三维线化计算方法，其特征在于：所述步骤5中，结合Tylor和Sofrin管道声模态传播与截止理论和Goldsterin单音噪声管道声模态理论，计算不同谐波频率下的涡轮叶片排单音噪声的各个“截通”模态的声功率，将所有“截通”模态进行叠加即可得到该频率下的总声功率。