叶轮机械损失计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115017628A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202110244102.8(22)申请日2021.03.05(71)申请人中国航发商用航空发动机有限责任公司地址200241上海市闵行区莲花南路3998号(72)发明人曾静茹侯伟涛雷宗琪(74)专利代理机构中国贸促会专利商标事务所有限公司11038专利代理师邹丹(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)G06F30/20(2020.01)G06F113/06(2020.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称叶轮机械损失计算方法(57)摘要本发明公开了一种叶轮机械损失计算方法，涉及航空发动机领域，用以提高叶轮机械损失计算的精确性。该方法包括以下步骤：将叶轮机械损失分为以下类型：泄漏损失、端区损失、叶型损失以及尾迹掺混损失；根据粘性摩擦和热传导引起的熵增量确定熵产率的计算公式；根据熵产率的计算公式，体积积分得到每排叶片的总机械损失；根据泄漏损失、端区损失、叶型损失以及尾迹掺混损失产生的源头建立分解各损失的三维流场，确定熵产率公式的积分域，求解各流体域的机械损失；计算得到泄漏损失、端区损失、叶型损失以及尾迹掺混损失。使用该方法可以量化判断各种损失的大小，进而量化判断出流场中的主要损失源，为实现精细化控制损失提供了优化方向。CN115017628ACN115017628A权利要求书1/2页1.一种叶轮机械损失计算方法，其特征在于，包括以下步骤：将叶轮机械损失分为以下类型：泄漏损失、端区损失、叶型损失以及尾迹掺混损失；根据粘性摩擦和热传导引起的熵增量确定熵产率的计算公式；根据所述熵产率的计算公式，体积积分得到每排叶片的总机械损失；根据泄漏损失、端区损失、叶型损失以及尾迹掺混损失产生的源头建立分解各损失的三维流场，确定熵产率公式的积分域，求解各流体域的机械损失；计算得到泄漏损失、端区损失、叶型损失以及尾迹掺混损失。2.根据权利要求1所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，所述熵产率的计算公式如下：其中：为熵产率，μeff为有效粘性系数，T为所属部位的静温，k为热传导系数，为静温在j方向的梯度；S1表示单位体积单位时间内由于粘性摩擦引起的熵增量，S2表示单位体积单位时间内由于热传导引起的熵增量。3.根据权利要求2所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，对各排叶片流动区域内进行熵产率的三维体积积分，按照以下公式计算叶轮的每排叶片的总机械损失Lossbase：4.根据权利要求3所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，采用以下公式计算得到泄漏损失Losstip：Losstip＝Lossbase‑Losstip0其中，Losstip0为叶排损失，是将叶尖间隙调整为0，求解三维流场后，对其求解熵产率的三维体积分得到的。5.根据权利要求3所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，采用以下公式计算得到端区损失Lossendwall：Lossendwall＝Lossbase‑Lossendwall0其中，Lossendwall0为叶排损失，其是将计算公式中的入口边界近端区设置为均匀来流，并将端壁固体壁面边界条件设置为光滑壁面，求解三维流场后，对其求解熵产率的三维体积分得到的。6.根据权利要求5所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，取包围叶片表面3％～12％栅距厚度的流体域计算熵产率的三维体积分，计算得到叶型损失Lossblade：2CN115017628A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，取包围叶片表面5％栅距厚度的流体域计算熵产率的三维体积分，计算得到叶型损失Lossblade。8.根据权利要求6所述的叶轮机械损失计算方法，其特征在于，根据以下公式计算尾迹掺混损失Losstrailing：Losstrailing＝Lossendwall0‑Lossblade。3CN115017628A说明书1/6页叶轮机械损失计算方法技术领域[0001]本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种叶轮机械损失计算方法。背景技术[0002]民用大涵道比涡扇发动机追求高推重比，低耗油率，这对发动机效率提出了更高的要求。然而，如果要提高叶轮机械效率，需要深入理解叶轮机械内部复杂的流动机理，寻找流动的主要损失源。[0003]发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：总压表示的损失仅能反映流场中累积损失的大小，并不能体现流动过程中局部损失的大小，业内亟需一种针对具体流动过程精准计算损失的方法。发明内容[0004]本发明提出一种叶轮机械损失计算方法，用以提高叶轮机械损失计算的精确性。[0005]本发明实施例提供了一种叶轮机械损失计算方法，包括以下步骤：[0006]将叶轮机械损失分为