多级轴流压气机叶片设计方法与流程

技术特征：
1.多级轴流压气机叶片设计方法，包括完成多级轴流压气机叶片的气动设计，获得原型压气机几何模型，所述气动设计还包括设定金属角步骤，即给定多级轴流压气机叶片的各截面进出口金属角；其特征在于，该多级轴流压气机叶片设计方法还包括以下步骤：基于所述原型压气机几何模型，建立包括叶片扭转角度的多个影响因素对多级轴流压气机的气动性能影响的数学模型；基于所述原型压气机几何模型的初始设计结果与所述多个影响因素的预估的几何参数，联立求解所述多个影响因素对多排叶片气动性能影响的线性方程组，建立所述多个影响因素对多级轴流压气机的气动性能影响的系数矩阵；以及基于结构或强度专业对所述多个影响因素的调整量，代入所述数学模型中，然后结合所述系数矩阵，得到所述调整量导致的气动性能的差异，根据该差异，反算需要微调的叶片扭转角度，然后返回到所述设定金属角步骤，调整叶片扭转角度，更新所述气动设计，以弥补所述调整量对气动性能的影响，使各级叶片工作点仍然处于单级特性的峰值效率点。2.如权利要求1所述的多级轴流压气机叶片设计方法，其特征在于，所述多个影响因素还包括转子叶尖间隙、叶片厚度、转子叶根倒圆中的至少一个。3.如权利要求1所述的多级轴流压气机叶片设计方法，其特征在于，建立所述数学模型的步骤包括针对原型压气机几何模型，利用软件的划分网格，完成压气机流体区域的网格离散，利用软件进行三维定常粘性求解，采用守恒型雷诺平均n-s方程组作为控制方程，湍流模型采用s-a模型，给定合适的边界条件，求解设计转速下的三维流场。4.如权利要求3所述的多级轴流压气机叶片设计方法，其特征在于，建立所述数学模型的步骤还包括分别开展所述多个影响因素的不同的值对压气机气动性能的影响计算：在所述原型压气机几何模型基础上，分别建立对应所述多个影响因素的不同的值的压气机三维模型，采用求解所述三维流场的过程，得到以所述多个影响因素的不同值为条件的压气机单级特性和设计点性能参数，进行多项式拟合得到f(x)，其中x代表不同所述多个影响因素之一的值，f(x)代表所述多个影响因素的不同的值所对应的设计点流量。5.如权利要求4所述的多级轴流压气机叶片设计方法，其特征在于，建立所述系数矩阵的过程包括考虑多级转子叶片之间的相互影响，以三级或更多级转子叶片为组合，按照设计经验初步给定其中一级转子叶片对应的所述多个影响因素的参考值，对所述组合构造系数方程组，根据所述多个影响因素的参考值以及所述f(x)得到相应的影响因素对该级叶片的流量影响偏差，代入系数方程组，求解所述线性方程组，得到系数解，其中各系数为各影响因素的权重系数，代表不同影响因素对所述组合的气动性能的分配比例关系。

技术总结
提供一种多级轴流压气机叶片设计方法，考虑多种影响因素调整，使其在加快设计进度的同时提高压气机的气动性能。基于原型压气机几何模型，建立包括多个影响因素对多级轴流压气机的气动性能影响的数学模型；基于原型压气机几何模型的初始设计结果与影响因素的预估的几何参数，联立求解对多排叶片气动性能影响的线性方程组，建立影响因素对多级轴流压气机的气动性能影响的系数矩阵；以及基于结构或强度专业对影响因素的调整量，代入数学模型中，然后结合系数矩阵，得到调整量导致的气动性能的差异，根据该差异，反算需要微调的叶片扭转角度，然后返回到设定金属角步骤，调整叶片扭转角度，更新气动设计。更新气动设计。更新气动设计。


技术研发人员：翟志龙 曹传军 姜逸轩 邱毅
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：2020.05.18
技术公布日：2021/11/23