轴流压气机抽气损失优化方法

本发明涉及的是一种航空发动机领域的技术，具体是一种轴流压气机抽气损失优化方法。

背景技术：

1、级间抽气对航空发动机压气机气动性能有着显著影响。在当前的多级轴流压气机设计体系中，缺乏抽气效应预测模型，无法在压气机设计阶段对抽气效应影响进行有效评估，并且在多级轴流压气机的设计过程中，抽气效应在级间不断传播，造成“滚雪球”效应，使得多级轴流压气机后面级设计结果与实验结果相差甚远。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种轴流压气机抽气损失优化方法，对级间抽气造成的压气机主流损失径向分布进行预测，有助于轴流压气机的通流设计分析。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种轴流压气机抽气损失优化方法，分别根据压气机叶片的几何参数计算抽气效应在压气机主流中的径向影响范围、根据抽气流量与压气机主流流量以及进、出口气动参数计算抽气在主流中造成的势涡特征参数；通过势涡特征参数计算径向影响范围内每个叶高截面处的总压损失系数，以进一步优化轴流压气机结构。

4、所述的抽气效应在压气机主流中的径向影响范围是指：距压气机机匣距离其中：ar为压气机叶片的展弦比，σ为中径处的稠度。

5、所述的径向影响范围优选为0.2＜δh＜0.5。

6、所述的势涡特征参数，即抽气引起的势涡旋转角速度其中：相对抽气量环量r为势涡半径，mbleed为抽气流量，m为压气机主流流量，抽气在主流中引起的势涡半径ka为涡半径修正因子，取值为0.272，β1为进口气流角，β2为出口气流角，σ为压气机稠度，c为压气机弦长。

7、所述的径向影响范围内每个叶高截面处的总压损失系数其中：x为叶片通道内的周向位置，t为栅距，势涡内各个位置处的当地总压损失系数v1为进口速度，vm为通道内平均速度，υ为动力粘度，r为势涡内各个位置处距离涡心的距离与涡半径的比值，函数

8、本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：范围确定单元、势涡半径和转速单元、压损系数单元以及综合单元，其中：范围确定单元根据压气机的几何参数，计算得到抽气在主流中的影响范围，势涡半径和转速单元根据压气机的几何和流场数据，计算得到抽气在主流中引起的势涡半径和转速，压损系数单元根据势涡半径、转速以及流场数据，计算得到出口截面的各点总压损失系数，综合单元根据抽气影响范围、势涡半径以及出口各截面的总压损失系数，在周向方向上进行质量流量加权平均，得到不同展向高度的总压损失系数并对轴流压气机结构进行更新至总压损失系数最小，实现优化。

9、技术效果

10、与现有技术相比，本发明能够准确预测轴流压气机抽气效应引起的主流总压损失系数变化，包括抽气影响范围、径向分布以及总压损失系数，能够在压气机的通流设计体系中纳入抽气对压气机级间性能的影响，实现多级轴流压气机设计早期对抽气效应进行评估。

技术特征：

1.一种轴流压气机抽气损失优化方法，其特征在于，分别根据压气机叶片的几何参数计算抽气效应在压气机主流中的径向影响范围、根据抽气流量与压气机主流流量以及进、出口气动参数计算抽气在主流中造成的势涡特征参数；通过势涡特征参数计算径向影响范围内每个叶高截面处的总压损失系数，以进一步优化轴流压气机结构。

2.根据权利要求1所述的轴流压气机抽气损失优化方法，其特征是，所述的抽气效应在压气机主流中的径向影响范围是指：距压气机机匣距离其中：ar为压气机叶片的展弦比，σ为中径处的稠度。

3.根据权利要求2所述的轴流压气机抽气损失优化方法，其特征是，所述的径向影响范围为0.2＜δh＜0.5。

4.根据权利要求1所述的轴流压气机抽气损失优化方法，其特征是，所述的势涡特征参数，即抽气引起的势涡旋转角速度其中：相对抽气量环量r为势涡半径，mbleed为抽气流量，m为压气机主流流量，抽气在主流中引起的势涡半径ka为涡半径修正因子，取值为0.272，β1为进口气流角，β2为出口气流角，σ为压气机稠度。

5.根据权利要求1所述的轴流压气机抽气损失优化方法，其特征是，所述的径向影响范围内每个叶高截面处的总压损失系数其中：x为叶片通道内的周向位置，t为栅距，势涡内各个位置处的当地总压损失系数v1为进口速度，vm为通道内平均速度，υ为动力粘度，r为势涡内各个位置处距离涡心的距离与涡半径的比值，函数

6.一种实现上述方法的轴流压气机抽气损失计算系统，其特征在于，包括：范围确定单元根据压气机的几何参数，计算得到抽气在主流中的影响范围，势涡半径和转速单元根据压气机的几何和流场数据，计算得到抽气在主流中引起的势涡半径和转速，压损系数单元根据势涡半径、转速以及流场数据，计算得到出口截面的各点总压损失系数，综合单元根据抽气影响范围、势涡半径以及出口各截面的总压损失系数，在周向方向上进行质量流量加权平均，得到不同展向高度的总压损失系数并对轴流压气机结构进行更新至总压损失系数最小，实现优化。

技术总结一种轴流压气机抽气损失优化方法，分别根据压气机叶片的几何参数计算抽气效应在压气机主流中的径向影响范围、根据抽气流量与压气机主流流量以及进、出口气动参数计算抽气在主流中造成的势涡特征参数；通过势涡特征参数计算径向影响范围内每个叶高截面处的总压损失系数，以进一步优化轴流压气机结构。本发明对级间抽气造成的压气机主流损失径向分布进行预测，有助于轴流压气机的通流设计分析。技术研发人员：李健,姚克,羌晓青受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16