一种压气机级特性分析方法及系统与流程

本发明涉及多级轴流压气机设计领域，公开了一种压气机级特性分析方法及系统。

背景技术：

1、多级轴流压气机设计方案的级特性匹配好坏直接影响方案的总性能，是最重要设计参数之一。在设计迭代流程中，一般采用三维流场仿真软件对方案的各级级特性进行计算，分析其级特性匹配规律的合理性，并以级特性的匹配规律为依据进行方案的优化设计。

2、目前工程三维流场仿真软件对级数较少的压气机级特性计算精度基本满足要求，但当压气机级数增加到4级及以上，计算级特性和试验值的差异较大，直接采用整机计算级特性结果推断各级匹配合理性存在较大的风险，不准确的级特性仿真结果难免误导方案优化设计。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种压气机级特性分析方法及系统，能够提高压气机各级级特性计算准确度，为级特性匹配设计提供可靠支撑。

2、为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

3、一种压气机级特性分析方法，包括：

4、根据压气机整机的流道参数、叶型参数，构建压气机整机三维网格模型；

5、按照压气机内的每个转子叶片以及每个转子叶片下游相邻的静子叶片为一个转静子级，将压气机整机依次划分为多级结构，所述压气机的转静子级数大于等于4级；

6、从第一级转静子级开始，依次将每三个连续转静子级划分为一个串接子块；

7、按设计工况点的边界条件对压气机整机网格模型进行三维流场仿真，得到各串接子块的计算边界条件；

8、将各串接子块的计算边界条件加载到对应串接子块的三维网格模型上，用三维流场仿真软件分析获取各串接子块内每个转静子级的级特性；所述级特性包括各级的进口流量、出口换算流量、压比、效率；

9、根据各串接子块内每个转静子级的级特性，采用插值算法，对最后一个串接子块的最后一级特性前的所有级特性进行修正，得到压气机修正后的转静子级级特性值。

10、进一步地，根据各串接子块内每个转静子级的级特性，采用插值算法，对最后一个串接子块的最后一级特性前的所有级特性进行修正，得到修正后的转静子级级特性值，包括：

11、从第1个串接子块开始，将第1个串接子块内的三个转静子级的级特性作为初始级特性，以各转静子级的出口换算流量为插值基准，计算第i个串接子块内的中间转静子级第个特性点的出口换算流量相对于第i-1个串接子块内的最后一级转静子级出口换算流量的相对位置比例，其中i的取值依次为2，3，4，5，...，m，m为划分的串接子块总数量；

12、按照相对位置比例，采用插值算法对第i个串接子块最后一级转静子级前的所有转静子级的级特性进行更新，并将第i个串接子块最后一个转静子级前的所有转静子级更新后的级特性与第i个串接子块最后一个转静子级的级特性按照转静子级顺序组集成第i-1次更新后的数据集；

13、以第i-1次更新后的数据集对初始级特性进行迭代，按照相对位置比例，采用插值算法对第i-1次更新后的数据集内的级特性进行更新，并与第i+1个串行子块最后一个转静子级的级特性组集得到第i次更新后的数据集；

14、重复迭代直至采用第m-1个串接子块内的最后一级转静子级的出口换算流量与第m个串接子块内的中间转静子级的级特性中的出口换算流量的相对位置比例，将第m-2次更新后的数据集内的级特性全部更新，将得到第m-1次更新后的数据集，将第m-1次更新后的数据集内的级特性值确定为压气机各转静子级的级特性。

15、进一步地，第i个串接子块内的中间转静子级第个特性点的出口换算流量相对于第i-1个串接子块内的最后一级转静子级出口换算流量的相对位置比例，其中为第个串接子块的中间转静子级的第个特性点出口换算流量，为第个串接子块最后一级转静子级的第一个特性点的出口换算流量，为第个串接子块最后一个转静子级第个特性点的出口换算流量，所述特性点的采样是按照每个串接子块的进口流量从大到小在对应串接子块级特性曲线上选择的个特性点。

16、为实现上述技术效果，本发明还提供了一种压气机级特性分析系统，包括：

17、三维网格模型构建模块，用于根据压气机整机的流道参数、叶型参数，构建压气机整机三维网格模型；

18、转静子级划分模块，用于按照压气机内的每个转子叶片以及每个转子叶片下游相邻的静子叶片为一个转静子级，将压气机整机依次划分为多级结构，所述压气机的转静子级数大于等于4级；

19、串接子块划分模块，用于从第一级转静子级开始，依次将每三个连续转静子级划分为一个串接子块；

20、仿真分析模块，用于按设计工况点的边界条件对压气机整机网格模型进行三维流场仿真，得到各串接子块的计算边界条件；将各串接子块的计算边界条件加载到对应串接子块的三维网格模型上，用三维流场仿真软件分析获取各串接子块内每个转静子级的级特性；所述级特性包括各级的进口流量、出口换算流量、压比、效率；

21、级特性修正模块，用于根据各串接子块内每个转静子级的级特性，采用插值算法，对最后一个串接子块的最后一级特性前的所有级特性进行修正，得到修正后的转静子级级特性值。

22、进一步地，所述级特性修正模块获得压气机修正后的转静子级级特性值的流程包括：

23、从第1个串接子块开始，将第1个串接子块内的三个转静子级的级特性作为初始级特性，以各转静子级的出口换算流量为插值基准，计算第i个串接子块内的中间转静子级第个特性点的出口换算流量相对于第i-1个串接子块内的最后一级转静子级出口换算流量的相对位置比例，其中i的取值依次为2，3，4，5，...，m，m为划分的串接子块总数量；

24、按照相对位置比例，采用插值算法对第i个串接子块最后一级转静子级前的所有转静子级的级特性进行更新，并将第i个串接子块最后一个转静子级前的所有转静子级更新后的级特性与第i个串接子块最后一个转静子级的级特性按照转静子级顺序组集成第i-1次更新后的数据集；

25、以第i-1次更新后的数据集对初始级特性进行迭代，按照相对位置比例，采用插值算法对第i-1次更新后的数据集内的级特性进行更新，并与第i+1个串行子块最后一个转静子级的级特性组集得到第i次更新后的数据集；

26、重复迭代直至采用第m-1个串接子块内的最后一级转静子级的出口换算流量与第m个串接子块内的中间转静子级的级特性中的出口换算流量的相对位置比例，将第m-2次更新后的数据集内的级特性全部更新，将得到第m-1次更新后的数据集，将第m-1次更新后的数据集内的级特性值确定为压气机各转静子级的级特性。

27、进一步地，所述级特性修正模块中，第i个串接子块内的中间转静子级第个特性点的出口换算流量相对于第i-1个串接子块内的最后一级转静子级出口换算流量的相对位置比例，其中为第个串接子块的中间转静子级的第个特性点出口换算流量，为第个串接子块最后一级转静子级的第一个特性点的出口换算流量，为第个串接子块最后一个转静子级第个特性点的出口换算流量，所述特性点的采样是按照每个串接子块的进口流量从大到小在对应串接子块级特性曲线上选择的个特性点。

28、与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：本发明通过将压气机的转静子级依次按照连续三个级划分为一个串接子块，通过三维流程仿真软件进行各串接子块内各级级特性分析，再基于各串接子块内的转静子级出口换算流量，考虑各串接子块末尾转静子级对前面转静子级的影响，采用特性插值算法对前序各级特性完成修正，提高了各级级特性计算准确度，为级特性匹配设计提供可靠支撑。