[发明专利]轴流压气机上限流量测试方法

摘要

一种轴流压气机上限流量测试方法，首先根据压气机的几何参数和边界条件经前处理构造出适于流线曲率法计算的流道，而后设定上限流量的初始迭代值及其递增量、迭代次数，每个迭代步中进行流场计算和上限流量判别，直至判断出上限流量，终止时的迭代值作为上限流量，最后记录上限流量并对其评估，本发明预测跨声速工况上限流量精度高，不依赖压气机经验数据库，节省了设计方案所需的成本，计算流程模块化，与流场计算结果耦合，可靠性高。

主权项

1.一种轴流压气机上限流量测试方法，其特征在于，首先根据压气机的几何参数和边界条件经前处理构造出适于流线曲率法计算的流道，而后设定上限流量的初始迭代值及其递增量、迭代次数，每个迭代步中进行流场计算和上限流量判别，直至判断出上限流量，终止时的迭代值作为上限流量，最后记录上限流量并对其评估，所述测试方法具体包括以下步骤：1)对设计方案确定的压气机几何参数和边界条件进行前处理，构造出适于流线曲率法计算的流道，具体包括以下步骤：1.1)依次构造外机匣、轮毂、叶片前缘和叶片尾缘的型线函数；1.2)构造无叶片区内计算站的型线函数；1.3)依照流量径向分配需求确定流线分布规律，并应用于无叶片区内计算站、叶片前缘和叶片尾缘，从而构造出流道的流线型线函数；2)设定上限流量的初始迭代值、迭代次数和递增量；3)进行本迭代步的流场计算，具体包括以下步骤：3.1)确定流场计算次数；3.2)计算初始流场；3.3)逐一求解流场，求解各个计算站的流线曲率法控制方程组；3.4)若流线曲率法控制方程组收敛或达到流场计算次数，则进行下一步，否则重新构造流线型线函数，并回到步骤3.2)；4)对流场计算结果进行判别，判断出上限流量则终止，否则，若未达到迭代次数，按递增量得到新的迭代值并回到步骤3)，若达到迭代次数，重新设定迭代次数并回到步骤2)，具体包括以下步骤：4.1)如果流场计算结果发散时，到达迭代次数则重新设置更大的迭代次数，重新执行步骤2)，未达迭代次数则按递增量得到新的迭代值并回到步骤3)，如果流场计算结果收敛则执行下一步；4.2)调用流场计算结果中的部分参数；4.3)应用气动拥塞公式和上限流量判断准则判断上限流量，若迭代值为上限流量则终止整个迭代，若迭代值不为上限流量且未达迭代次数则按递增量得到新的迭代值并回到步骤3)，若迭代值不为上限流量且达到迭代次数则重新设置更大的迭代次数，重新执行步骤2)；5)将终止时的迭代值作为上限流量并进行记录评估；所述的流线分布规律为：其中：S(i)为第i条流线距轮毂的距离，N为流线总数，A、B、C和D选取不同值则流量径向分配需求不同，A+B＝C+D＝1，且A、B、C和D皆为正值；所述的流线曲率法控制方程组包括熵方程、连续性方程和动量方程；所述的连续性方程为：其中：ρ为密度，W为相对速度，r为径向，z为轴向，n为流面法向量；所述的动量方程为：其中：p为压力，E为粘性应力，ω为角速度；所述的熵方程为：其中：s为熵，c_p为等压比热容，为相对滞止温度，R为气体常数，为相对滞止压力；所述的气动拥塞公式为：其中：临界声速临界密度流线所在截面的无量纲临界面积为所述的上限流量判断准则指达到气动拥塞的流线流量之和大于当前迭代值的一半时，迭代值即为上限流量。