(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 202211016927.5 (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 中国航发湖南动力机 械研究所 地址 412002 湖南省株洲市芦淞区董家塅 高科园中国航发动研所 (72)发明人 房兴龙　刘长青　欧阳玉清 　屈彬　 曾飞　 (74)专利代理 机构 长沙智嵘专利代理事务所 (普通合伙) 4321 1 专利代理师 颜汉华 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 变转速动力涡轮的一维设计方法及系统、 设 备、 存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种变转速动力涡轮的一维 设计方法及系统、 设备、 存储介质， 所述变转速动 力涡轮的一维设计方法通过计算变转速动力涡 轮的全工况综合性能进行设计转速点的迭代寻 优， 考虑了变转速动力涡轮宽广工作范围的特 性， 建立了适用于变转速动力涡 轮工作特征的综 合性能评价指标与体系， 准确反映了变转速动力 涡轮在整个任务周期内的综合性能， 对变转速动 力涡轮的全任务性能进行了准确评估和预测， 可 以实现变转速动力涡轮在宽工况内高效气动设 计的目标， 能满足变转速动力涡 轮在宽广工况范 围内稳定、 高效工作的设计需求。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115481501 A 2022.12.16 CN 115481501 A 1.一种变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特 征在于， 包括以下内容： 输入目标转速范围； 基于目标转速范围内的各转速状态进行反问题设计， 得到变转速动力涡轮在不同转速 状态下的一维几何参数； 基于不同转速状态下的一维几何参数进行正问题计算分析， 得到变转速动力涡轮在不 同转速状态下的涡轮特性； 基于不同转速状态下的涡轮特性计算变转速动力涡轮在不同转速状态下的全工况综 合性能， 选择全工况综合 性能最高的转速状态作为设计转速点。 2.如权利要求1所述的变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特征在于， 基于以下公式计 算变转速动力涡轮的全工况综合 性能： 其中， ξ表示变转速动力涡轮的综合性能评价指标， ηi表示变转速动力涡轮在转速i下的 效率， ti表示变转速动力涡轮在转速i的工作时间， T为变转速动力涡轮的总工作时间， wi表 示变转速动力涡轮在转速i下的耗油流 量， Wdesign表示不同转速状态的设计燃油流 量。 3.如权利要求2所述的变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特征在于， 基于以下公式计 算变转速动力涡轮的效率： 其中， u表示载荷系数， D2m表示进出口中径比， 表示静叶的速度损失系数， Ka表示轴向 速比系数， 表示流量系数， C1u表示进口绝对速度的圆周分速度， U2表示出口圆周速度， ψ 表示动叶的速度损失系数， W2u表示出口相对速度的周向分速度。 4.如权利要求1所述的变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特征在于， 在进行反 问题设 计时， 先初步选定涡轮级 数， 然后依次进 行反问题设计、 正问题计算分析和全工况综合性能 计算， 以整个发动机任务全工况综合性能最佳为 目标、 其它设计参数 的选取作为约束条件 进行迭代寻优， 选择全工况综合 性能最高时对应的涡轮级数。 5.如权利要求4所述的变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特征在于， 当功率级别为 5000kW～6000kW时， 采用4级涡轮。 6.如权利要求1所述的变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特征在于， 在进行反 问题设 计时， 当变转速动力涡轮的级 数为三级及以上时， 功分配比例设置为： 中间级＞第一级＞末 级。 7.如权利要求1所述的变转速动力涡轮的一维设计方法， 其特征在于， 在进行反 问题设 计时， 设置变转速动力涡轮的出口马赫数为0.4～0.75 。 8.一种变转速动力涡轮的一维设计系统， 其特 征在于， 包括： 目标转速 输入模块， 用于 输入目标转速范围； 反问题设计模块， 用于基于目标转速范围内的各转速状态进行反问题设计， 得到变转权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115481501 A 2速动力涡轮在不同转速状态下的一维几何参数； 正问题计算模块， 用于基于不同转速状态下的一维几何参数进行正问题计算分析， 得 到变转速动力涡轮在不同转速状态下的涡轮特性； 设计点选取模块， 用于基于不同转速状态下的涡轮特性计算变转速动力涡轮在不同转 速状态下的全工况综合 性能， 选择全工况综合 性能最高的转速状态作为设计转速点。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 所述存储器中存储有计算机程 序， 所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序， 用于执行如权利要求1～7 任一项所述的方法的步骤。 10.一种计算机可读取的存储介质， 用于存储进行变转速动力涡轮一维设计的计算机 程序， 其特征在于， 所述计算机程序在计算机上运行时执行如权利要求1～7任一项所述的 方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115481501 A 3