[发明专利]一种燃气轮机燃烧室自动化设计建模方法

说明书

一种燃气轮机燃烧室自动化设计建模方法，涉及燃气轮机燃烧室设计技术领域，用以解决现有燃烧室设计方法前后迭代优化耗费大量时间且从设计到建模不够便利的问题。本发明的技术要点包括：根据设计要求计算获取燃烧室各部分结构的尺寸参数，并形成尺寸参数文件，具体包括根据工况参数、尺寸限制参数、性能参数和特征参数对扩压器、火焰筒、空气流量分配、旋流器、帽罩、主燃及掺混孔、冷却孔进行设计以获得对应的尺寸参数；并根据尺寸参数文件建立燃烧室三维模型。本发明可节省由于重复修改而耗费的大量时间，可应用于燃气轮机燃烧室自动设计中。

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室设计技术领域，具体涉及一种燃气轮机燃烧室自动化设计建模方法。

背景技术

燃气轮机作为一种具有体积小、功率密度大、热效率高等优势的动力装置，广泛应用于航空、舰船动力以及地面发电等领域。燃气轮机燃烧室通过燃烧化学反应将燃料中的化学能转化为热能，形成高温燃烧产物，推动涡轮做功。燃烧室的设计需保证工作效率，火焰稳定性，可靠性，出口温度分布，排放水平等诸多因素即使在极端工作条件下也要满足设计要求，因此是相当繁杂且具有挑战性的。

传统的燃烧室设计方式主要依靠大量的实验和经验积累，据此发展出经验/半经验的设计方法，这些方法需要较长的试验时间和大量的研究经费。而且这些设计方法与模型一方面是发动机设计者的理念，另一方面也是公司的部分资产，因而在公开资料中大多为零散的基础设计信息。

在对燃烧室设计计算后，必须使用三维的几何模型对燃烧室进行数值模拟分析，才能得到速度、温度、压力、组分等详细信息数据，从而进一步对燃烧室进行优化改进。而研究者在初步设计阶段，往往会需要对设计参数，几何结构等进行反复优化和修改。在修改过程中，参数计算与几何模型构建工作具有很大的重复性且会耗费大量时间。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种燃气轮机燃烧室自动化设计建模方法，用以解决现有燃烧室设计方式前后迭代优化耗费大量时间且从设计到建模不够便利的问题。

本发明提供一种燃气轮机燃烧室自动化设计建模方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、根据设计要求计算获取燃烧室各部分结构的尺寸参数，并形成尺寸参数文件；具体包括：

输入燃烧室的工况参数、尺寸限制参数、性能参数和特征参数，其中，所述特征参数包括扩压器特征参数、火焰筒特征参数、流量分配特征参数、旋流器特征参数、主燃及掺混孔特征参数、冷却孔特征参数；

根据工况参数、尺寸限制参数和扩压器特征参数计算获得扩压器设计尺寸参数；

根据工况参数、尺寸限制参数、性能参数和火焰筒特征参数计算获得火焰筒设计尺寸参数；

根据工况参数、流量分配特征参数计算获得流量分配设计参数；

根据工况参数、性能参数、尺寸限制参数、火焰筒设计尺寸参数、流量分配设计参数和旋流器特征参数计算获得旋流器设计尺寸参数；

根据工况参数、尺寸限制参数、流量分配设计参数、火焰筒设计尺寸参数计算获得帽罩设计尺寸参数；

根据工况参数、尺寸限制参数、性能参数、火焰筒设计尺寸参数、流量分配设计参数、主燃及掺混孔特征参数计算获得主燃及掺混孔设计尺寸参数；

根据性能参数、火焰筒特征参数、流量分配设计参数和冷却孔特征参数计算获得冷却孔设计尺寸参数；

步骤二、根据所述尺寸参数文件建立燃烧室的三维模型。

进一步地，所述工况参数包括进口质量流量、进口总压强、进口总温度、进口马赫数、燃料质量流量；所述尺寸限制参数包括进口主半径、喷嘴数、燃烧室出口高度；所述性能参数包括总压强恢复系数、出口温度分布系数。

进一步地，所述扩压器特征参数包括扩压器出口马赫数；