(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210916958.X (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100089 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 张伟昊　刘宗旺　 (74)专利代理 机构 四川省方圆智云知识产权代 理事务所(普通 合伙) 51368 专利代理师 王悦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) F01D 21/00(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于变比热计算的轴流涡轮一维性能 正问题评估方法 (57)摘要 本发明提供一种基于变比热计算的轴流涡 轮一维性能正问题评估 方法， 涡轮截面计算分为 三个关键截面计算， 涡轮进口截面计算与涡轮动 叶进口与出口截面计算； 为了实现变比热计算的 轴流涡轮一维特性正问题计算， 首先对变比热进 行分析， 基于变比热关系， 对三个涡轮关键截面 进行计算。 该方法可以有效利用变比热的因素计 算涡轮各个截面参数， 对轴流涡 轮一维性能正问 题评估提高精度， 具有实际工程 价值。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 115270474 A 2022.11.01 CN 115270474 A 1.一种基于变比热计算的轴流涡轮一维性能正问题评估方法， 其特征在于： 涡轮截面 计算分为 三个关键截面计算， 涡轮进口截面计算与涡轮动叶进口与出口截面计算； 为了实现变比热计算的轴流涡轮一维特性正问题计算， 首先对变比热进行分析， 对于 混合工质的定 压比热容的关系如下式所示： 上式中， CP为定压比热容， 是与温度有关的函数， 下标air与gas分别代表空气工质 和燃 气工质， f为油气比； 基于上式的变比热关系， 对三个涡轮关键截面进行计算。 2.根据权利要求1所述的一种基于变比热计算的轴流涡轮一维性能正问题评估方法， 其特征在于： 涡轮进口截面 流程步骤如下： (1)得到初始参数： 根据总体设计要求， 给定涡轮进口的气动参数， 包括涡轮进口总温、 涡轮进口总压、 涡轮进口绝对气流角、 涡轮进口马赫数， 其符号表示如下： 涡轮进口总温度: 涡轮进口总压： 涡轮进口绝对气流角： α0 涡轮进口马赫数:Ma0 (2)给定初值： 对涡轮进口静温与涡轮进口绝对速度进行 赋值， 其符号表示如下： 涡轮进口静温T0 涡轮进口绝对速度c0 (3)迭代计算： 由于变比热的因素， 无法直接获得剩余气动参数， 需要通过下式进行迭 代计算， 式中h表 示焓， 与温度有关的函数， R为气体 常数， k为绝热系数， 由于变比热因素， 该 值由温度决定， 通过 下面两个公式进行迭代， 直到满足T0与c0收敛： 对涡轮截面的静压与流量进行计算： 对于变比热情况， 计算表达 式如下式所示， 通过下 面两个公式得到进口截面静压与进口截面流量， 进而得到涡轮进口截面所有气动参数， 其 中P0是涡轮静压， G0是涡轮流 量， K为常数， A0为该截面 面积； 3.根据权利要求1所述的一种基于变比热计算的轴流涡轮一维性能正问题评估方法， 其特征在于： 涡轮动叶进口截面 参数计算 流程如下： (1)输入初始参数： 根据上游叶片进口参数， 给定涡轮动叶进口的气动参数， 包括涡轮 动叶进口总温、 涡轮动叶进口静温、 涡轮动叶进口总压、 涡轮动叶进口静压、 涡轮动叶进口权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115270474 A 2绝对气流角度、 涡轮动叶进口马赫数、 涡轮轴转速N； (2)给定初始值： 由于变比热的因素， 需要初步给定气动参数值， 包括涡轮动叶进 口静 压， 涡轮动叶进口静温， 涡轮导叶总压恢复系数、 涡轮导叶总压损失系 数、 涡轮动叶进口绝 对速度、 涡轮动叶进口绝对气流角， 其符号如下 所示： 涡轮动叶进口静压P1 涡轮动叶进口静温T1 涡轮导叶总压恢复系数σs 涡轮导叶总压损失系数Ys 涡轮动叶进口绝对速度c1 涡轮动叶进口绝对气流角 α1 (3)迭代计算： 由于变比热的因素， 根据下列的公式进行迭代计算直到满足收敛为止， 其中损失模型采用AMDCKO模型， 落后角模型采用涡轮设计手册中落后角模型的第二个； 下 式中， T1*为涡轮动叶进口总温， P1*为涡轮动叶进口总压； 落后角模型 α1 损失模型 Ys (4)动叶进口相对参数计算： 根据迭代后收敛的绝对参数值， 对涡轮动叶进口的相对气 动参数与流量进行计 算处理， 如下式所示， 式中， R1为涡轮动叶进口叶中半径， u1为涡轮动叶 进口圆周速度， β1为涡轮动叶进口相对气流角、 w1为涡轮动叶进口相对速度， 为涡轮动叶 进口相对总温， 为涡轮动叶进口相对总压、 G1为涡轮动叶进口流量， A1为涡轮动叶进口截 面面积； 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115270474 A 3