[发明专利]一种防旋板设计参数敏感性分析方法及系统

说明书

本发明提供了一种防旋板设计参数敏感性分析方法及系统，方法包括：选取k个防旋板的几何参数作为试验因子，并基于中心组合设计试验方法生成包含多种防旋板几何参数组合的编码表；基于编码表生成多个防旋板密封结构，并在相同工况下将每个防旋板密封结构进行稳态转子静态偏心的数值模拟，来获取各个防旋板密封结构的稳定性评价指标的指标值；基于稳定性评价指标分析防旋板参数对防旋板设计的敏感性，并根据分析结果确定较优的防旋板设计参数组合。本发明主要基于试验设计DOE方法来分析关键几何参数敏感性进而获得较优的防旋板设计参数组合，有助于涡轮设计人员快速、高效地满足工程设计过程中的防旋板设计要求。

技术领域

本发明涉及性能分析技术领域，具体涉及一种防旋板设计参数敏感性分析方法及系统。

背景技术

环形密封结构是安装在透平机械中转子与静子件之间，在高压差下控制泄漏量的结构。在蒸汽轮机、燃气轮机、泵和压气机等叶轮机械中，旋转密封安装在旋转部件和静止部件之间，控制通过动静间隙从高压区向低压区的泄漏流动，对叶轮机械运行效率具有显著地影响。

评价环形密封结构的密封性能主要有两个方面，一个是密封泄漏特性，一个是密封转子动力特性。相对于孔型密封、袋型密封等阻尼密封结构，非阻尼密封更加容易因为转子涡动产生的非定常气流激振力而引起转子稳定性不足。相对于低进口预旋工况密封在中、高进口预旋工况下交叉刚度显著增加，气流激振力抑制转子向前涡动的能力减弱。因此通常在非阻尼密封进口布置防旋板结构来对周向气流进行阻滞或反向引导来改善密封转子稳定性。

目前主流的密封防旋板止旋性能分析是通过进行大量实验和数值计算来进行的。但这存在以下三个问题：进行大量实验和数值计算的成本过高；特定条件下个别防旋板的性能比较不一定适合新的密封结构和工况；不能确定影响防旋板性能的关键几何参数。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的防旋板设计过程中关键几何参数敏感性分析缺陷，从而提供一种防旋板设计参数敏感性分析方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种防旋板设计参数敏感性分析方法，包括以下步骤：

选取k个防旋板的几何参数作为试验因子，并基于中心组合设计试验方法生成包含多种防旋板几何参数组合的编码表；

基于编码表生成多个防旋板密封结构，并在相同工况下将每个防旋板密封结构进行稳态转子静态偏心的数值模拟，来获取各个防旋板密封结构的稳定性评价指标的指标值；

基于稳定性评价指标分析防旋板参数对防旋板设计的敏感性，并根据分析结果确定较优的防旋板设计参数组合。

本发明实施例提供的防旋板设计参数敏感性分析方法，通过中心组合设计方法对防旋板的几何参数进行处理获得编码表，根据编码表生成多个防旋板密封结构，通过数据模拟方式获取密封结构的稳定性评价指标，并基于所述指标分析防旋板参数对防旋板设计的敏感性，能够实现通过有限的试验次数辨识防旋板增稳抑振的关键几何参数并获得较优的防旋板设计参数组合，有助于涡轮设计人员快速、高效地满足工程设计过程中的防旋板设计要求。

可选地，所述几何参数，包括：防旋板长度、防旋板数目、防旋板交错角及防旋板倾斜角。

本发明通过选取防旋板的多种几何参数作为关键几何参数的待考察对象，通过后续试验分析各个几何参数对防旋板设计的敏感性，最后再确定防旋板设计的关键几何参数敏感度，分析范围更全面，所得结果更可靠。

可选地，所述选取k个防旋板的几何参数作为试验因子，并基于中心组合设计试验方法生成包含多种防旋板几何参数组合的编码表的过程，包括：给4个几何参数在需要分析的取值范围内均匀选取5个数值；基于中心组合设计方法的参数试验生成四因子五水平编码表，编码表每一项给定一组防旋板几何参数组合。