CN112347631A - 一种压气机各级转静子热态径向变形量及其间隙确定方法 - Google Patents
一种压气机各级转静子热态径向变形量及其间隙确定方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,包括:基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量;以压气机特征参数为变量,对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型;基于压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,确定压气机各级转静子热态径向变形量。以及,一种压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,包括:基于上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量;基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙。
Description
技术领域
本申请属于压气机各级转静子热态径向变形量及其间隙确定技术领域,具体涉及一种压气机各级转静子热态径向变形量及其间隙确定方法。
背景技术
压气机各级转静子径向间隙泄漏,对压气机性能也有显著影响,因此,掌握压气机各级转静子热态径向间隙对于压气机工况分析、性能评估十分重要。
当前,多是基于简化模型、弹性理论对压气机各级转静子热态径向间隙进行确定,该种方法具有以下缺陷:
1)忽视压气中温度载荷分布对各级转静子径向变化的影响,以及不能够模拟压力载荷,得到各级转静子热态径向间隙的准确性较差;
2)需要以及压气机中流场计算结果对压气机各级转静子热态径向间隙进行计算,计算量较大。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是,以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种压气机各级转静子热态径向变形量及其间隙确定方法,以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是:
一方面提供一种压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,包括:
基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量;
以压气机特征参数为变量,对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型;
基于压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,确定压气机各级转静子热态径向变形量。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述基于流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量,具体为:
基于流热固耦合数值计算得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述以压气机特征参数为变量,具体为:
以压气机相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温为变量。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,具体为:
对压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量进行回归。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,具体为:
得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量的预测模型:
i=1,2,3,4,5;
其中,
y1n、y2n、y3n、y4n、y5n分别为压气机第n级的轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量;
x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为压气机的相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温;
ain0、ain1、ain2、ain3、ain4、ain5、ain6分别为对应于yin的多元线性回归系数。
另一方面提供一种压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,包括:
基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量;
基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,具体为:
基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量;
所述基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体为:
基于压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙、轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量,确定压气机各级转子叶片与机匣的热态间隙:
trn=tln+y1n+y2n+y3n;
其中,
trn为压气机第n级转子叶片与机匣的热态间隙;
tln为压气机第n级转子叶片与机匣的冷态间隙;
y1n、y2n、y3n、分别为压气机第n级的轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙,考虑转子叶片与机匣的磨损量w。
根据本申请的至少一个实施例,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,具体为:
基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量;
所述基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体为:
基于压气机各级静子内环与篦齿的冷态间隙、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量,确定压气机各级静子内环与篦齿的热态间隙:
t′rn=t′ln+y4n+y5n;
其中,
t′rn为压气机第n级静子内环与篦齿的热态间隙;
t′ln为压气机第n级静子内环与篦齿的冷态间隙;
y4n、y5n分别为压气机第n级静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量。
附图说明
图1是本申请实施例提供的压气机转静子结构示意图;
图2是本申请实施例提供的基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量,得到的压气机转静子热态径向间隙变化量与实际试验测量的对比图;
压气机转静子结构示意图;
其中:
1-轮盘;2-转子叶片;3-机匣;4-静子内环;5-篦齿。
为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;此外,附图用于示例性说明,其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明,不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述,可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例,其仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分,其他相关部分可参考通常设计,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外,除非另有定义,本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系,而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,当被描述对象的绝对位置发生改变后,其相对位置关系也可能发生相应的改变,因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语,仅用于描述目的,用以区分不同的组成部分,而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语,不应理解为对数量的绝对限制,而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
此外,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解,例如,连接可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1-2对本申请做进一步详细说明。
一方面提供一种压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,包括:
基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量;
以压气机特征参数为变量,对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型;
基于压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,确定压气机各级转静子热态径向变形量。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,领域内技术人员可以理解的是,其考虑压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布对压气机各级转静子的热态径向变形量的影响,基于流热固耦合数值计算得到压气机部分工况下各级转静子的热态径向变形量,使所得的压气机各级转静子的热态径向变形量具有较高的准确性,进而以压气机特征参数为变量,对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,以得到的该模型对压气机各级转静子热态径向变形量进行确定,具有较高的准确性。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,领域内技术人员还可以理解的是,可基于其确定的压气机各级转静子热态径向变形量,对压气机各级转静子热态径向间隙进行确定,使得到的压气机各级转静子热态径向间隙具有较高的准确性。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,领域内技术人员还可以理解的是,在基于其确定的压气机各级转静子热态径向变形量,对压气机各级转静子热态径向间隙进行确定时,为保证结果的准确性,可通过基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量,得到的压气机转静子热态径向间隙变化量与实际试验测量进行对比,对基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量进行校核,在一个具体的实施例中,如图2所示,自图2中可见,基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量,得到的压气机转静子热态径向间隙变化量与实际试验测量重合部分基本吻合,具有较高的准确性。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述基于流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量,具体为:
基于流热固耦合数值计算得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述以压气机特征参数为变量,具体为:
以压气机相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温为变量。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,具体为:
对压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量进行回归。
在一些可选的实施例中,上述述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法中,所述得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,具体为:
得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量的预测模型:
i=1,2,3,4,5;
其中,
y1n、y2n、y3n、y4n、y5n分别为压气机第n级的轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量;
x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为压气机的相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温;
ain0、ain1、ain2、ain3、ain4、ain5、ain6分别为对应于yin的多元线性回归系数。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,领域内技术人员可以理解的是,其以压气机的相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温为变量,对压气机各级的轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量进行多元线性回归,得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量预测模型,对压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量进行确定,而不涉及压气机各级转静子结构的具体参数,具有较高的效率。
另一方面提供一种压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,包括:
基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量;
基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,领域内技术人员可以理解的是,其基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,进而确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体相关之处可参见压气机各级转静子热态径向变形量确定方法部分说明即可,其技术效果也可参考压气机各级转静子热态径向变形量确定方法部分的技术效果,在此不再赘述。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,具体为:
基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量;
所述基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体为:
基于压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙、轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量,确定压气机各级转子叶片与机匣的热态间隙:
trn=tln+y1n+y2n+y3n;
其中,
trn为压气机第n级转子叶片与机匣的热态间隙;
tln为压气机第n级转子叶片与机匣的冷态间隙;
y1n、y2n、y3n、分别为压气机第n级的轮盘热态径向变形量、转子
叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,领域内技术人员可以理解的是,其是基于压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙、轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量,对压气机各级转子叶片与机匣的热态间隙进行确定。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙,考虑转子叶片与机匣的磨损量w,即在确定压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙时,在标准间隙的基础上附加转子叶片与机匣的磨损量w,以保证对压气机各级转子叶片与机匣的热态间隙进行确定的准确性。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,具体为:
基于任一上述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量;
所述基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体为:
基于压气机各级静子内环与篦齿的冷态间隙、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量,确定压气机各级静子内环与篦齿的热态间隙:
t′rn=t′ln+y4n+y5n;
其中,
t′rn为压气机第n级静子内环与篦齿的热态间隙;
t′ln为压气机第n级静子内环与篦齿的冷态间隙;
y4n、y5n分别为压气机第n级静子内环热态径向变形量、篦齿
热态径向变形量。
对于上述实施例公开的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,领域内技术人员可以理解的是,其是压气机各级静子内环与篦齿的冷态间隙、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量,对压气机各级静子内环与篦齿的热态间隙进行确定。
在一些可选的实施例中,上述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法中,所述压气机各级静子内环与篦齿的冷态间隙,考虑静子内环与篦齿的磨损量即在确定压气机各级静子内环与篦齿的冷态间隙时,在标准间隙的基础上附加静子内环与篦齿的磨损量w,以保证对压气机各级静子内环与篦齿的热态间隙进行确定的准确性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案,领域内技术人员应该理解的是,本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式,在不偏离本申请的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,其特征在于,包括:
基于压气机内的离心载荷、温度载荷、压力载荷、轴向力载荷分布,以流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量;
以压气机特征参数为变量,对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型;
基于压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,确定压气机各级转静子热态径向变形量。
2.根据权利要求1所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,其特征在于,
所述基于流热固耦合数值计算得到压气机各级转静子的热态径向变形量,具体为:
基于流热固耦合数值计算得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量。
3.根据权利要求1所述的各级转静子热态径向变形量确定方法,其特征在于,
所述以压气机特征参数为变量,具体为:
以压气机相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温为变量。
4.根据权利要求1所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,其特征在于,
所述对压气机各级转静子的热态径向变形量进行多元线性回归,具体为:
对压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量进行回归。
5.根据权利要求1所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,其特征在于,
所述得到压气机各级转静子热态径向变形量预测模型,具体为:
得到压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量的预测模型:
i=1,2,3,4,5;
其中,
y1n、y2n、y3n、y4n、y5n分别为压气机第n级的轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量;
x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为压气机的相对换算转速、压气机可调静子叶片角度、压气机进口总压、压气机进口总温、压气机出口总压、压气机出口总温;
ain0、ain1、ain2、ain3、ain4、ain5、ain6分别为对应于yin的多元线性回归系数。
6.一种压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,其特征在于,包括:
基于权利要求1-5任一所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量;
基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙。
7.根据权利要求6所述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,其特征在于,
所述基于权利要求1-5任一所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,具体为:
基于权利要求1-5任一所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量;
所述基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体为:
基于压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙、轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量,确定压气机各级转子叶片与机匣的热态间隙:
trn=tln+y1n+y2n+y3n;
其中,
trn为压气机第n级转子叶片与机匣的热态间隙;
tln为压气机第n级转子叶片与机匣的冷态间隙;
y1n、y2n、y3n、分别为压气机第n级的轮盘热态径向变形量、转子叶片热态径向变形量、机匣热态径向变形量。
8.根据权利要求7所述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,其特征在于,
所述压气机各级转子叶片与机匣的冷态间隙,考虑转子叶片与机匣的磨损量w。
9.根据权利要求6所述的压气机各级转静子热态径向间隙确定方法,其特征在于,
所述基于权利要求1-5任一所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级转静子热态径向变形量,具体为:
基于权利要求1-5任一所述的压气机各级转静子热态径向变形量确定方法,确定压气机各级静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量;
所述基于压气机各级转静子冷态间隙、热态径向变形量,确定压气机各级转静子的热态径向间隙,具体为:
基于压气机各级静子内环与篦齿的冷态间隙、静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量,确定压气机各级静子内环与篦齿的热态间隙:
t′rn=t′ln+y4n+y5n;
其中,
t′rn为压气机第n级静子内环与篦齿的热态间隙;
t′ln为压气机第n级静子内环与篦齿的冷态间隙;
y4n、y5n分别为压气机第n级静子内环热态径向变形量、篦齿热态径向变形量。
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