[发明专利]一种叶轮机气动失稳的预警方法

摘要

本发明涉及一种叶轮机气动失稳的预警方法，包括：在叶轮机机匣的壁面处设置一动态压力传感器，以采集叶片产生的壁面静压并记录动态压力信号；通过当前转子周期和前一个转子周期的采样点实时计算获得当前采样点的周期性系数Rc；通过前一个转子周期和再之前一个转子周期的采样点获取当前采样点之前的周期性系数Rc，并以此类推，连续的获得周期性系数Rc；设定一阈值Rc_th，并计算在当前采样点之前一个统计窗内计算周期性系数Rc小于或等于阈值Rc_th的概率F(Rc_th)；预设一工作裕度的预警值，比较概率F(Rc_th)与预警值的大小，当概率F(Rc_th)大于预警值时，产生预警信号。本发明提供的叶轮机气动失稳的预警方法能够更早的发出失速预警信号。

主权项

1.一种叶轮机气动失稳的预警方法，包括：旋转叶片产生的压力波及其在管道中的传播以广义莱特希尔方程描述；在均匀来流，速度为U，马赫数为M的条件下，转子转速为Ω，则广义莱特希尔方程可表示为：其中，p′为压力脉动，c₀为声速，T_ij′为莱特希尔张量；在t＝0时刻位于位置的转子叶片定义为第1个叶片，按照转动方向叶片编号依次递增，则第j个叶片产生的压力波为：上式表示为一系列模态为(m,n)的压力波的求和形式，其中m表示周向模态阶数，其理论范围从负无穷到正无穷，n表示径向模态阶数，其理论范围从0到正无穷；k表示波数；对于其中的每一个模态(m,n)，Δp_j为第j个叶片对流体的作用力，φ_mn为风扇/压气机管道的特征方程，k_mn为特征方程的特征值，为转子坐标系，为在转子坐标系下的叶片表面，为该模态压力波的相位，其中，B为叶片个数，为该模态的轴向传播函数；在叶轮机机匣的壁面处设置一动态压力传感器，以采集叶片产生的壁面静压并记录动态压力信号；通过当前转子周期和前一个转子周期的采样点实时计算获得当前采样点的周期性系数Rc：其中，Rc(j)为Rc在第j个采样点值，j为当前采样点的编号；向量为从连续采集的动态压力信号中提取的一个计算窗口内的信号，N是一个转子周期内的采样点，为一个转子周期之前的信号；n是计算窗口内的采样点数；根据Rc(j)的公式通过前一个转子周期和再之前一个转子周期的采样点获取当前采样点之前的周期性系数Rc，并以此类推，获得周期性系数Rc的时间序列；设定一阈值Rcth，并计算在当前采样点之前一个统计窗内周期性系数Rc小于或等于阈值Rcth的概率F(Rcth)；预设一工作裕度的预警值，比较概率F(Rcth)与预警值的大小，当概率F(Rcth)大于预警值时，产生失速预警信号。