CN114239185A - 一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置 - Google Patents

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CN114239185A CN202111621899.5A CN202111621899A CN114239185A CN 114239185 A CN114239185 A CN 114239185A CN 202111621899 A CN202111621899 A CN 202111621899A CN 114239185 A CN114239185 A CN 114239185A
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隋永枫
蓝吉兵
张宏伟
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Hangzhou Steam Turbine Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置，包括：将初始三维热态通流设计方案中的多个性能参数、一维设计方案以及二维S2流面设计方案中的相应性能参数进行降维处理得到基于神经网络的降维数据传递模型；基于训练所得的降维数据传递模型，再次升维设计获得目标三维热态通流设计方案，检测目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到设计目标；若达标，则根据三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合设计目标的压气机，从而保证多维度设计结果的一致性，并提高设计结果的准确性。

Description

一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置
技术领域
本申请涉及压气机设计技术领域，尤其是涉及一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置。
背景技术
压气机是燃气轮机的三大核心部件之一，它的成功研制是燃气轮机研发路线上的第一座里程碑。随着世界重工业水平的不断发展，燃气轮机多级轴流压气机朝着高效、高负荷、高喘振裕度的方向不断发展。如何快速而准确地获得压气机的气动设计方案，乃至系列化、模块化的建立压气机的多维度设计体系，是面对未来燃气轮机科技革命和产业变革必须解决的技术问题。
现阶段，基于传统压气机设计流程的气动设计方法已经较为成熟，但是，依赖于经验回归的低维度仿真工具严重限制了压气机在升维设计过程中的结果一致性和低维度设计的准确性，导致设计过分依赖于三维仿真而延长了设计周期。所以，如何快速准确地根据设计目标对压气机进行设计成为了亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置。在初次升维设计过程中时，低维度仿真工具需要避免使用鲁棒性较弱的径向掺混、端区堵塞等径向模型，待完成一维反问题设计和正问题仿真、二维S2流面反问题设计和正问题仿真、三维叶片造型设计和三维的单级正问题仿真后，提取三维仿真结果中的性能参数，通过训练神经网络获得降维数据传递模型。再次升维设计时，低维度仿真工具将结合所得到的降维数据，修正一维仿真中的修正系数和二维S2流面仿真中的修正系数，给出更为准确的性能评估，并为三维的单级仿真提供相对准确的边界条件，多次迭代从而得到符合所述设计目标的压气机。本发明通过降维数据传递提高了多维度仿真之间的结果一致性，从而凭借低维度仿真的快速性，在保证仿真准确性的同时缩短了设计迭代周期。
本申请实施例提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法，所述设计方法包括：
根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；
将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；
基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；
若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机，包括：
基于所述目标三维热态通流设计方案，通过冷热态转换以及结构设计，确定出三维冷态叶片模型；
检测所述三维冷态叶片模型中三维叶片的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力是否小于屈服极限与安全系数的比值并且所述三维叶片中的拉伸应力是否小于屈服极限与安全系数的比值；
若所述目标三维热态通流设计方案中的三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力大于屈服极限与安全系数的比值或者拉伸应力大于屈服极限与安全系数的比值，则对所述三维热态通流设计方案中的几何模型进行调整，直至所述三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力小于屈服极限与安全系数的比值并且拉伸应力小于屈服极限与安全系数的比值，得到符合所述设计目标的压气机。
在一种可能的实施方式中，通过以下步骤确定出一维设计方案，包括：
基于所述设计目标，确定出针对于所述待设计压气机的多个一维设计参数；
基于多个所述一维设计参数，进行压气机平均半径处的一维设计，确定出一维设计方案；
根据所述一维设计方案中的基元级基本参数以及子午流道参数进行正问题仿真，确定出所述一维设计方案的性能参数和压气机平均半径处的气动热力学参数。
在一种可能的实施方式中，通过以下步骤确定出二维S2流面设计方案，包括：
将所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率以及目标喘振裕度进行比较；
若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度则更改所述一维设计方案的级数、进口预旋，调整轴向速度、反动度、目标载荷系数以及基元参数沿流程的分布；
若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则在所述一维设计方案的基础上进行压气机径向的功分配和反动度设计，确定出二维S2流面设计方案；
根据所述二维S2流面设计方案进行二维S2流面正问题仿真，确定出所述二维S2流面设计方案的性能参数和压气机周向平均后的气动热力学参数。
在一种可能的实施方式中，通过以下方式确定出初始三维热态通流设计方案，包括：
将所述二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率以及目标喘振裕度进行比较；
若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则更改所述二维S2流面设计方案中的逐级径向功分配方式；
若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则基于所述二维S2流面设计方案选取出二维叶型，将所述二维叶型进行叠积确定出三维叶片；
基于所述三维叶片，确定出初始三维热态通流设计方案，并对所述初始三维热态通流设计方案进行正问题仿真，获取所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数。
在一种可能的实施方式中，所述待设计压气机为多级轴流压气机，通过以下步骤确定出一维设计方案的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案的多个二维S2流面修正系数包括：
将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中；
针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中所对应的一个初始三维性能参数代入一维仿真的经验公式之中，结合一维设计的相关设计和性能参数，确定出该级该一维性能参数所对应的参考一维修正系数；
针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中的一个初始三维性能参数代入二维S2流面仿真的经验公式之中，结合二维S2流面设计的相关设计和性能参数，确定出该级二维S2流面性能参数所对应的参考二维S2流面修正系数；
基于由初始三维热态通流设计方案的性能参数降维生成的参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数，训练降维数据传递模型，并由降维数据传递模型输出一维设计方案正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数。
在一种可能的实施方式中，通过以下步骤确定出目标三维热态通流设计方案：
针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述一维正问题仿真过程中的一维修正系数；
针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述二维S2流面正问题仿真过程中的二维S2流面修正系数；
改变所述一维设计方案中的设计参数，确定出目标一维设计方案，一维正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的一维修正系数；
改变所述二维S2流面设计方案的逐级径向功分配方式，确定出目标二维S2流面设计方案，二维S2流面正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的二维S2流面修正系数；
基于所述目标二维S2流面设计方案，选取目标二维叶型进行积叠，生成目标三维叶片，基于所述目标三维叶片确定出压气机的目标三维热态通流设计方案。
在一种可能的实施方式中，所述设计方法还包括：
若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能中的任一性能与所述目标二维S2流面设计方案中对应的工况性能以及所述目标一维设计方案中对应的工况性能不一致，则对所述初始三维热态通流设计方案进行降维传递迭代处理，直至所述目标三维热态通流设计方案的工况性能与所述目标二维S2流面设计方案的工况性能、所述目标一维设计方案的工况性能均对应一致。
本申请实施例还提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置，其所述设计装置包括：
第一升维设计模块，用于根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；
降维数据传递模块，用于将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；
第二升维设计模块，用于基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；
结构设计模块，用于若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如上述的燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的步骤。
本申请提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置，所述设计方法包括：根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
这样，通过对初始三维热态通流设计方案与一维设计方案进行性能参数降维处理以及初始三维热态通流设计方案与二维S2流面设计方案进行性能参数降维处理得到降维数据传递模型，利用由降维数据传递模型生成的多个一维修正系数和多个二维S2流面修正系数快速准确地确定出目标三维热态通流设计方案，利用目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机，从而保证多维度设计结果的一致性，并提高设计结果的准确性。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的一维设计方案的仿真结果示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的数据降维传递流程图；
图4为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的目标二维S2流面设计方案的仿真结果示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的多维度仿真结果示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的压气机结构设计示意图；
图7为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置的结构示意图之一；
图8为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置的结构示意图之二；
图9为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
图标：1-进气缸；2-进口可调导叶；3-压气机缸；4-低压引气腔室；5-引气管；6-高压引气腔室；7-燃压缸；8-扩压器；9-推力轴承；10-径向轴承，11-动叶片；12-静叶片；13-动叶轮盘；14-静叶环；15-主轴；700-设计装置；710-第一升维设计模块；720-降维数据传递模块；730-第二升维设计模块；740-结构设计模块；750-迭代处理模块；900-电子设备；910-处理器；920-存储器；930-总线。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，结合特定应用场景“对于压气机进行设计”，给出以下实施方式，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。
本申请实施例下述方法、装置、电子设备或计算机可读存储介质可以应用于任何需要进行“对于压气机进行设计”的场景，本申请实施例并不对具体的应用场景作限制，任何使用本申请实施例提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置的方案均在本申请保护范围内。
首先，对本申请可适用的应用场景进行介绍。本申请可应用于压气机设计技术领域。
压气机是燃气轮机的三大核心部件之一，它的成功研制是燃气轮机研发路线上的第一座里程碑。随着世界重工业水平的不断发展，燃气轮机多级轴流压气机朝着高效、高负荷、高喘振裕度的方向不断发展。如何快速而准确地获得压气机的气动设计方案，乃至系列化、模块化的建立压气机的多维度设计体系，是面对未来燃气轮机科技革命和产业变革必须解决的技术问题。
经研究发现，现阶段，基于传统压气机设计流程的气动设计方法已经较为成熟，但是，依赖于经验回归的低维度仿真工具严重限制了压气机在升维设计过程中的结果一致性和低维度设计的准确性，导致设计过分依赖于三维仿真而延长了设计周期。所以，如何快速准确地根据设计目标对压气机进行设计成为了亟需解决的问题。
基于此，本申请实施例提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法，该方法的核心思想在于高维度和低维度仿真工具之间的降维数据传递。在初次升维设计过程中时，低维度仿真工具需要避免使用鲁棒性较弱的径向掺混、端区堵塞等径向模型，待完成一维反问题设计和正问题仿真、二维S2流面反问题设计和正问题仿真、三维叶片造型设计和三维的单级正问题仿真后，提取三维仿真结果中的性能参数，通过训练神经网络获得降维数据传递模型。再次升维设计时，低维度仿真工具将结合所得到的降维数据，修正一维仿真中的修正系数和二维S2流面仿真中的修正系数，给出更为准确的性能评估，并为三维的单级仿真提供相对准确的边界条件，多次迭代从而得到符合所述设计目标的压气机。本发明通过降维数据传递提高了多维度仿真之间的结果一致性，从而凭借低维度仿真的快速性，在保证仿真准确性的同时缩短了设计迭代周期。
请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供的设计方法，包括：
S101：根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案。
该步骤中，根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中，先后确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案。
这里，设计目标为压气机设计方案的要求，如压气机采用自然吸气，工质为空气，目标实现23的总压比，设计点效率不小于88％，喘振裕度不小于20％等，请参见表1。
表1多级轴流压气机设计目标
设计点流量 166kg/s
设计点压比 23
设计点效率 ≮88％
设计转速喘振裕度 ≮20％
设计转速 6000RPM
这里，一维设计方案为依据设计目标，确定沿流程的轴向速度、反动度、轴向间隙、目标载荷系数等参数的设计方案。
这里，二维S2流面设计方案为基于已经确定的一维设计方案，确定逐级的径向功分配方式和进口预旋。
这里，初始三维热态通流设计方案为基于已经确定的二维S2流面设计方案，选取合适的经典二维叶型，积叠生成三维的动叶和静叶。
进一步的，通过以下步骤确定出一维设计方案，包括：
1)：基于所述设计目标，确定出针对于所述待设计压气机的多个一维设计参数。
其中，根据设计目标确定出待设计压气机的多个一维设计参数。
这里，多个一维设计参数包括流量、压比、效率、级数等目标参数，进口的总压、总温等边界条件，转速、第一级动叶的叶尖切线速度等总体参数，计划采用的二维叶型，以及沿流程的轴向速度、反动度、轴向间隙、目标载荷系数等参数的逐级规划等其他一维设计参数。
2)：基于多个所述一维设计参数，进行压气机平均半径处的一维设计，确定出一维设计方案。
其中，根据多个一维设计参数进行预设次数的平均半径处的一维反问题设计得到一维设计方案。
其中，一维设计方案是针对于一维设计参数的待设计压气机的设计方案。
3)：根据所述一维设计方案中的基元级基本参数以及子午流道参数进行正问题仿真，确定出所述一维设计方案的性能参数和压气机平均半径处的气动热力学参数。
其中，根据所述一维设计方案中的基元级基本参数以及子午流道参数进行正问题仿真，获取一维设计方案的性能参数和压气机平均半径处的气动热力学参数。其中，基元级基本参数以及子午流道参数包括每一列叶片的进出口几何角、前缘半径、最大厚度的大小和位置等其他基元级基本参数，以及平均半径，轮毂比，展弦比等其他子午流道参数。
其中，性能参数和气动热力学参数包括每一列叶片的扩压因子、De Haller数、静压升系数、冲角、落后角，每一级的载荷系数、反动度，整机的效率、喘振裕度等其他性能参数。
这里，初次升维设计过程中，需采用默认一维修正系数。
进一步的，请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的一维设计方案的仿真结果示意图。如图2所示，在图2中给出了逐级的基元级基本参数和性能参数：反动度、载荷系数、流量系数，以及动叶和静叶的扩压因子。
进一步的，通过以下步骤确定出二维S2流面设计方案，包括：
(1)：将所述一维设计方案中的流量、效率、喘振裕度等性能指标与设计目标中的目标流量、目标效率、目标喘振裕度等性能指标进行比较。
这里，还包括：同时将所述一维设计方案中的扩压因子、载荷系数、静压升系数、DeHaller数等性能参数与设计限制值进行比较。
这里，一维设计方案中的设计转速效率、压比、流量、喘振裕度以及变工况下的效率、压力、流量、喘振裕度是通过对六条特性线的性能参数进行分析得到的，这六条特性线分别为：进口可调导叶全开100％额定转速、进口可调导叶全开95.9％额定转速(对应40℃环境温度下的设计转速)、进口可调导叶全开105.7％额定转速(对应-15℃环境温度下的设计转速)、进口可调导叶全关100％额定转速、进口可调导叶全关70％额定转速以及进口可调导叶全关50％额定转速。
这里，设计限制值是指扩压因子、载荷系数、静压升系数、De Haller数等性能参数的经验极限值，如扩压因子不大于0.45，静压升系数不大于0.45，De Haller数不小于0.70，各级的载荷系数最高控制在0.35左右。最末级静叶的扩压因子不大于0.60，请参见表2。
表2多级轴流压气机设计限制
出口导叶叶高 ≮40mm 出口轴向马赫数 ≯0.2
级载荷系数限制值 ≯0.35 扩压因子限制值 ≯0.45
De Haller数限制值 ≮0.70 静压升系数限制值 ≯0.45
(2)若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度则更改所述一维设计方案的级数、进口预旋，调整轴向速度、反动度、目标载荷系数等以及基元参数沿流程的分布。
其中，若一维设计方案中的流量等性能指标与设计目标中的目标流量等性能指标不一致，或一维设计方案中的效率、喘振裕度等性能指标劣于设计目标中的目标效率、目标喘振裕度等性能指标，或一维设计方案中的扩压因子、载荷系数、静压升系数等性能参数大于设计限制值，则改变一维设计方案的级数、进口预旋等设计参数，调整轴向速度、反动度、目标载荷系数等基元参数沿流程的分布。
这里，主要调整内容为沿流程分布的轴向速度、反动度和目标载荷系数。若中后级扩压因子或静压升系数超过设计限制值，则减小中后级的目标载荷系数，或增大中后级的轴向速度。若设计转速喘振裕度劣于目标喘振裕度，则减小喘振诱发级的目标载荷系数。若动叶扩压因子或静压升系数超过设计限制值，则减小反动度；若静叶扩压因子或静压升系数超过设计限制值，则增大反动度等。
(3)若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则在所述一维设计方案的基础上进行压气机径向的功分配和反动度设计，确定出二维S2流面设计方案。
其中，若一维设计方案中的流量等其他性能指标与设计目标中的目标流量等其他性能指标对应一致，且一维设计方案中的效率、喘振裕度等性能指标优于设计目标中的目标效率、目标喘振裕度等性能指标，且一维设计方案中的扩压因子、载荷系数、静压升系数等性能参数小于设计限制值，则在一维设计方案的基础上进行压气机径向的功分配和反动度设计，确定出二维S2流面设计方案。
举例来讲，若所述一维设计方案的流量与设计目标中的目标流量相一致，一维设计方案中的喘振裕度优于设计目标中的目标喘振裕度，一维设计方案中的效率优于设计目标中的目标效率。
同时，一维设计方案中的扩压因子不大于所设定限制值0.45，载荷系数不大于所设定限制值0.35，静压升系数不大于所设定限制值0.45，De Haller数不小于所设定限制值0.70。
其中，基于一维设计方案进行二维S2流面设计为将一维设计方案正问题仿真结果中的平均半径处的气动热力学参数作为二维S2流面设计的边界条件和中径处的设计输入参数。
(4)根据所述二维S2流面设计方案进行二维S2流面正问题仿真，确定出所述二维S2流面设计方案的性能参数和压气机周向平均后的气动热力学参数。
其中，性能参数和气动热力学参数包括每一列叶片的扩压因子、De Haller数、静压升系数、冲角、落后角的径向分布，每一级的载荷系数、反动度的径向分布，整机的效率、喘振裕度等其他性能参数。
这里，初次升维设计过程中，需采用默认二维S2流面修正系数。尽量避免使用鲁棒性较弱的径向掺混、端区堵塞等径向模型，损失模型方面仅采用二维叶型损失模型。
进一步的，通过以下方式确定出初始三维热态通流设计方案，包括：
a：将所述二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率以及目标喘振裕度进行比较。
这里，还包括：同时将所述二维S2流面设计方案中的扩压因子、载荷系数、静压升系数、De Haller数等性能参数的径向分布与设计限制值进行比较。
其中，二维S2流面设计方案中的设计转速效率、压比、流量、喘振裕度以及变工况下的效率、压力、流量、喘振裕度是通过对六条特性线的性能参数进行分析得到的，这六条特性线分别为：进口可调导叶全开100％额定转速、进口可调导叶全开95.9％额定转速(对应40℃环境温度下的设计转速)、进口可调导叶全开105.7％额定转速(对应-15℃环境温度下的设计转速)、进口可调导叶全关100％额定转速、进口可调导叶全关70％额定转速以及进口可调导叶全关50％额定转速。
b：若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则更改所述二维S2流面设计方案中的逐级径向功分配方式。
其中，若二维S2流面设计方案中的流量等其他性能指标与设计目标中的目标流量等其他性能指标不一致，或二维S2流面设计方案中的效率、喘振裕度等性能指标劣于设计目标中对应的目标指标，或二维S2流面设计方案中的扩压因子、载荷系数、静压升系数等性能参数的径向分布大于设计限制值，则更改二维S2流面设计方案中的逐级径向功分配方式。
这里，可以将径向功分配方式更改为等功分布、等反动度分布等多种方式。
c：若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则基于所述二维S2流面设计方案选取出二维叶型，将所述二维叶型进行叠积确定出三维叶片。
其中，若二维S2流面设计方案中的流量等其他性能指标与设计目标中的目标流量等其他性能指标对应一致，且二维S2流面设计方案中的效率、喘振裕度等性能指标优于设计目标中对应的目标指标，且二维S2流面设计方案中的扩压因子、载荷系数、静压升系数等性能参数的径向分布小于设计限制值，则基于二维S2流面设计方案选取出二维叶型，将二维叶型进行叠积确定出三维叶片。
其中，二维叶型是基于二维S2流面设计方案中的马赫数、雷诺数、进出口气流角等条件生成的标准二维叶型。
其中，三维叶片是在二维叶型的基础上进行积叠得到的。
d：基于所述三维叶片，确定出初始三维热态通流设计方案，并对所述初始三维热态通流设计方案进行正问题仿真，获取所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数。
其中，采用三维数值仿真技术(CFD)对三维叶片的三维流场进行性能预测，以二维S2流面设计方案的仿真结果作为进出口的边界条件，逐级仿真预测压气机的级性能，进口边界条件为总温、总压和气流角方向，出口边界条件为出口背压。逐级的三维仿真将基于多个工况开展，至少包括以下七个工况点：进口可调导叶全开设计工况(压比与目标压比一致)、进口可调导叶全开设计转速下的近喘振工况(背压为设计工况下的115％)、进口可调导叶全开设计转速下的近堵塞工况(背压为设计工况下的85％)、进口可调导叶全开低转速(95.9％额定转速)下的共同工作工况(压比与95.9％转速目标压比一致)、进口可调导叶全开低转速(95.9％额定转速)下的近喘振工况(背压为95.9％转速共同工作工况的115％)、进口可调导叶全开超转速(105.7％额定转速)下的共同工作工况(压比与105.7％转速目标压比一致)、进口可调导叶全关低转速(70％额定转速)下的近喘振工况(背压为70％转速共同工作工况的115％)，待仿真完成后，参数化分析三维仿真结果得到初始三维热态通流设计方案的性能参数和流场内详细的气动热力学参数。
其中，性能参数和流场内详细的气动热力学参数包括逐级所处的流向位置、压比、动叶和静叶落后角、流量、载荷系数和效率等其他性能参数和气动热力学参数。
S102：将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的。
该步骤中，将初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数，输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数。
其中，所述降维数据传递模型采用神经网络模型，训练和测试样本是通过对初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数与一维设计方案中的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中的多个二维S2流面性能参数进行数据降维得到的。
其中，所述一维修正系数和二维S2流面修正系数是由降维数据传递模型生成的。
这里，一维修正系数可以包括一维落后角修正系数、流量修正系数、载荷修正系数和效率修正系数等。
这里，二维S2流面修正系数可以包括二维S2流面静叶损失/动叶效率修正系数、落后角修正系数和轴向速度修正系数等。
这里，初始三维性能参数包括在初始三维热态通流设计方案中待设计压气机的相对折合转速，以及逐级所处的流向位置、压比、流量、损失/效率和落后角，堵塞因子等其他性能参数。
这里，一维性能参数包括在一维设计方案中待设计压气机的相对折合转速，以及逐级所处的流向位置、压比、流量、损失/效率和落后角的中径处参数，堵塞因子等其他性能参数。
这里，二维S2流面性能参数包括在二维S2流面设计方案中待设计压气机的相对折合转速，以及逐级所处的流向位置、压比、流量、损失/效率和落后角的径向剖面，堵塞因子等其他性能参数。
其中，降维数据传递模型用于对初始三维热态通流设计方案、一维设计方案以及二维S2流面设计方案中的性能参数进行降维处理后建立神经网络模型。
其中，将所述初始三维热态通流设计方案中的多个性能参数、一维设计方案以及二维S2流面设计方案中的相应性能参数和转速、流向位置等参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，通过训练提高模型质量，供再次升维设计时调用模型生成所需的一维正问题仿真中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真中的多个二维S2流面修正系数。
进一步的，请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的数据降维传递流程图。如图3所示，通过以下步骤确定出一维设计方案的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案的多个二维S2流面修正系数包括：
S301：将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中。
这里，降维数据传递模型是通过人工神经网络训练得到的。
这里，所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数将通过降维数据传递模型处理为参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数，作为所述神经网络模型的输入。
S302：针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中所对应的一个初始三维性能参数代入一维仿真的经验公式之中，结合一维设计的相关设计和性能参数，确定出该级该一维性能参数所对应的参考一维修正系数。
针对于参考一维修正系数为参考落后角修正系数，通过以下公式确定出一维降维数据传递模型中的参考落后角修正系数：
Figure BDA0003438353540000211
其中，xf为一维设计方案中的叶型最大弯度相对位置，B2k为一维设计方案中的几何出气角，bt为一维设计方案中的稠度，θ为一维设计方案中的叶型弯角，K1ref为一维降维数据传递模型中的参考落后角修正系数，δ为初始三维设计方案中的落后角。在一维正问题仿真过程中，上式中的δ变更为一维设计方案中的动叶或静叶的落后角，参考修正系数K1ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K1。
针对于参考一维修正系数为参考流量修正系数，通过以下公式确定出一维降维数据传递模型中的参考流量修正系数。
q＝K2ref·q0；
其中，q为当前级入口的流量系数，q0为上一级出口流量系数(若当前级为第一级，则为初始三维设计方案中的压气机入口的流量系数)，K2ref为参考流量修正系数。在一维正问题仿真过程中，若当前级为第一级，上式中的q0变更为一维设计方案中的压气机入口流量系数，参考修正系数K2ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K2。
针对于参考一维修正系数为参考载荷修正系数，通过以下公式确定出一维降维数据传递模型中的参考载荷修正系数。
HZ0＝HT0·K3ref·UK1；
其中，HZ0为初始三维热态通流设计方案中的动叶实际加工量，HT0为一维设计方案中的动叶理论加工量，K3ref为一维降维数据传递模型中的参考载荷修正系数，UK1为一维设计方案中的动叶进口周向速度。在一维正问题仿真过程中，上式中的HZ0变更为一维设计方案中的动叶实际加工量，参考修正系数K3ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K3。
针对于参考一维修正系数为参考效率修正系数，通过以下公式确定出一维降维数据传递模型中的参考效率修正系数：
ηo＝[ηk·τ+ηa·(1-τ)]·K4ref；
其中，η0为初始三维热态通流设计方案中的压气机级效率，ηk和ηa分别为动叶和静叶效率，τ为反动度，K4ref为一维降维数据传递模型中的参考效率修正系数。在一维正问题仿真过程中，上式中的η0变更为一维设计方案中的压气机级效率，参考修正系数K4ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K4。
S303：针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中的一个初始三维性能参数代入二维S2流面仿真的经验公式之中，结合二维S2流面设计的相关设计和性能参数，确定出该级二维S2流面性能参数所对应的参考二维S2流面修正系数。
针对于参考二维S2流面修正系数为参考静叶损失/动叶效率修正系数，通过以下公式确定出二维S2流面降维数据传递模型中的参考静叶损失/动叶效率修正系数：
ηk，j＝ηk0，j·K5ref，j，ωa，j＝ωa0，j·K6ref，j；
其中，ηk为初始三维热态通流设计方案中的动叶效率，ηk0为二维S2流面设计方案中的动叶效率，K5ref为参考二维S2流面动叶效率修正系数，j表示径向的流管编号，K5ref，j是一个由j个元素组成的矩阵；ωa为初始三维热态通流设计方案中的静叶损失，ωa0为二维S2流面设计方案中的静叶损失，K6ref为参考二维S2流面静叶损失修正系数，j同样表示径向的流管编号，因此K6ref，j是一个由j个元素组成的矩阵。在二维S2流面正问题仿真过程中，上式中的ηk0与二维S2流面修正系数的乘积ηk作为输出的二维S2流面设计方案中的动叶效率；上式中的ωa0与二维S2流面修正系数的乘积ωa作为输出的二维S2流面设计方案中的静叶损失，参考修正系数K5ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K5，参考修正系数K6ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K6。
针对于参考二维S2流面修正系数为参考落后角修正系数，通过以下公式确定出二维S2流面降维数据传递模型中的参考落后角修正系数：
δk，j＝δk0，j·K7ref，j，δa，j＝δa0，j·K8ref，j；
其中，δk和δa分别代表初始三维热态通流设计方案中的动叶和静叶的落后角，δk0和δa0则是二维S2流面设计方案中的动叶和静叶落后角，K7ref和K8ref分别为参考二维S2流面落后角修正系数，j同样表示径向的流管编号，K7ref，j和K8ref，j同样是由j个元素组成的矩阵。在二维S2流面正问题仿真过程中，上式中的δk0和δa0与二维S2流面修正系数的乘积δk和δa作为输出的二维S2流面设计方案中的动叶和静叶落后角，参考修正系数K7ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K7，参考修正系数K8ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K8。
针对于参考二维S2流面修正系数为参考轴向速度修正系数，通过以下公式确定出二维S2流面降维数据传递模型中的参考轴向速度修正系数：
Vzk，j＝Vzk0，j·K9ref，j，Vza，j＝Vza0，j·K10ref，j：
其中，Vzk和Vza分别为初始三维热态通流设计方案中的动叶入口和静叶入口的轴向速度，Vzk0和Vza0表示二维S2流面设计方案中的动叶入口和静叶入口的轴向速度，j表示径向的流管编号，K9ref和K10ref为参考二维S2流面轴向速度修正系数，K9refj和K10refj分别是由j个元素组成的矩阵，主要用于引入端区的堵塞，或者环壁附面层的位移厚度。在二维S2流面正问题仿真过程中，上式中的Vzk0和Vza0与二维S2流面修正系数的乘积Vzk和Vza作为输出的二维S2流面设计方案中的动叶入口和静叶入口的轴向速度，参考修正系数K9ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K9，参考修正系数K10ref变更为降维数据传递模型生成的修正系数K10。
S304：基于由初始三维热态通流设计方案的性能参数降维生成的参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数，训练降维数据传递模型，并由降维数据传递模型输出一维设计方案正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数。
这里，将所有由所述初始三维热态通流设计方案的性能参数降维生成的参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数导入神经网络模型，由压气机的性能参数、转速、流向位置、参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数等参数作为模型输入，由一维修正系数和二维S2流面修正系数作为模型输出，对神经网络模型进行训练，得到基于神经网络的降维数据传递模型。
针对于三维传递至一维的一维降维数据传递模型，其模型形式为：
[K1，K2，K3，K4]＝fANN(nc，πi，rowi，K1ref，K2ref，K3ref，K4ref)；
其中，nc为相对折合转速，πi为级压比，rowi为压气机级所处的流向位置，对应于压气机的第i级。参考修正系数K1ref～K4ref分别为1行i列的矩阵，每一个数代表对应级的参考落后角、参考流量、参考载荷和参考效率修正系数。修正系数K1～K4同样为1行i列的矩阵，每一个数代表对应级的落后角、流量、载荷和效率修正系数。
针对于三维传递至二维S2流面的二维S2流面降维数据传递模型，其模型形式为：
[K5，K6，K7，K8，K9，K10]＝fANN(nc，πi，rowi，K5ref，K6ref，K7ref，K8ref，K9ref，K10ref)；
其中，nc为相对折合转速，πi为级压比，rowi为压气机级所处的流向位置，对应于压气机第i级。参考修正系数K5ref～K1ref0分别为j行i列的矩阵，j表示径向的流管编号，因此矩阵中的每一列代表对应级的参考二维S2流面修正系数。修正系数K5～K10同样为j行i列的矩阵，j表示径向的流管编号，因此矩阵中的每一列代表对应级的二维S2流面修正系数。
这里，将由人工神经网络的训练质量决定是否增加三维仿真的工况点数以补充模型的训练集，例如，如若训练后的模型决定系数R2小于0.9，则应当适当增加具有代表性的三维仿真工况点作为训练样本。同时，需要保证至少预留不少于10％的样本作为测试集。
这里，所述一维降维数据传递模型输出的一维修正系数包括落后角修正系数、流量修正系数、载荷修正系数和效率修正系数等。所述二维S2流面降维数据传递模型输出的二维S2流面修正系数包括二维S2流面静叶损失/动叶效率修正系数、落后角修正系数和轴向速度修正系数等。
S103：基于所述的降维数据传递模型，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标。
该步骤中，根据由所述降维数据传递模型确定的多个一维修正系数和多个二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，当确定出目标三维热态通流设计方案之后，检测目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到设计目标。
这里，针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述一维正问题仿真过程中的一维修正系数。
这里，针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述二维S2流面正问题仿真过程中的二维S2流面修正系数。
目标三维热态通流方案是基于多个由降维数据传递模型生成的一维修正系数和多个由降维数据传递模型生成的二维S2流面修正系数进行确定得到的。
进一步的，通过以下步骤基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案：
i：改变所述一维设计方案中的设计参数，确定出目标一维设计方案，一维正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的一维修正系数。
这里，针对于每一级的每一个一维修正系数，基于该级所对应的一维修正系数更改所述初次升维设计过程中一维正问题仿真所采用的与该级该修正系数相对应的默认一维修正系数。
其中，基于确定出的一维正问题仿真过程中的一维修正系数，改变所述一维设计方案的级数、进口预旋等设计参数，调整轴向速度、反动度、目标载荷系数等基元参数沿流程的分布，确定出目标一维设计方案。
其中，基于确定出的多个一维修正系数，确定出目标一维设计方案，关于目标一维设计方案的确定过程与一维设计方案的确定过程相一致，此部分不再进行赘述。
ii：改变所述二维S2流面设计方案的逐级径向功分配方式，确定出目标二维S2流面设计方案，二维S2流面正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的二维S2流面修正系数。
这里，针对于每一级的每一个二维S2流面修正系数，基于该级所对应的二维S2流面修正系数更改所述初次升维设计过程中二维S2流面正问题仿真所采用的与该级该修正系数相对应的默认二维S2流面修正系数。
其中，基于确定出的多个二维S2流面修正系数，确定出目标二维S2流面设计方案，关于目标二维S2流面设计方案的确定过程与二维S2流面设计方案的确定过程相一致，此部分不再进行赘述。
iii：基于所述目标二维S2流面设计方案，选取目标二维叶型进行积叠，生成目标三维叶片，基于所述目标三维叶片确定出压气机的目标三维热态通流设计方案。
其中，基于所述目标二维S2流面设计方案，重新选取适用的二维叶型，积叠生成三维叶片，确定出压气机的目标三维热态通流设计方案，关于目标三维热态通流设计方案的确定过程与初始三维热态通流设计方案的确定过程相一致，此部分不再进行赘述。
进一步的，请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的目标二维S2流面设计方案的仿真结果示意图。如图4所示，空心圆点为二维S2流面的正问题仿真结果，实线为三维正问题仿真结果。在设计点，二维的径向气流角分布与三维仿真结果具有较高的一致性。
进一步的，请参阅图5，图5为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的多维度仿真结果示意图，如图5中所示，在经过降维处理后，压气机特性线的多维度仿真结果具有较高的一致性。
S104：若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
这里，设计目标为所述压气机设计方案的要求，如压气机的设计点效率，设计转速下的喘振裕度等。
进一步的，基于所述目标三维热态通流设计方案，通过冷热态转换以及结构设计，确定出三维冷态叶片模型，包括：
检测所述三维冷态叶片模型中三维叶片的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力是否小于屈服极限与安全系数的比值并且所述三维叶片中的拉伸应力小于屈服极限与安全系数的比值。
若所述目标三维热态通流设计方案中的三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力大于屈服极限与安全系数的比值或者拉伸应力大于屈服极限与安全系数的比值，则对所述三维热态通流设计方案中的几何模型进行调整，直至所述三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力小于屈服极限与安全系数的比值并且拉伸应力小于屈服极限与安全系数的比值，得到符合所述设计目标的压气机。
这里，对三维叶片中的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力是否小于屈服极限与安全系数的比值并且所述三维叶片中的拉伸应力是否小于屈服极限与安全系数的比值进行检测，当目标三维热态通流设计方案中的三维叶片的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力大于屈服极限与安全系数的比值或者拉伸应力大于屈服极限与安全系数的比值，对所述目标三维热态通流设计方案中的三维叶片进行调频、罩量调整等，直至所述目标三维热态通流设计方案中的三维叶片的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力小于屈服极限与安全系数的比值并且拉伸应力小于屈服极限与安全系数的比值，得到符合设计目标的压气机。
在具体实施例中，请参阅图6，图6为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法中的压气机结构设计示意图。如图6所示，依据设计目标，确定出目标三维热态通流设计方案，基于目标三维热态通流设计方案对压气机进行冷热态转换和结构设计。采用径向进气的方式，压气机进口设计有进气蜗壳。压气机进口的进气缸1上设置有一列进口可调导叶2。级间设置有低压和高压两个引气口，分别位于第六级和第十一级静叶出口，通过全周的引气槽，将主流流体引入环形的低压引气腔室4和高压引气腔室6，再通过周向均布的引气管5，将高压气体释放入大气或二次利用。气缸采用中分面的结构形式，压气机缸3与燃压缸7之间的法兰面设置于低压引气腔室4处。压气机转子的动叶轮盘13通过红套方式安装在主轴15上。轮盘上有轴向的燕尾型叶根槽和周向的“T”型动叶固定槽，动叶固定槽内装有“T”型定位键来防止压气机动叶片11的轴向移动。静叶片12由内外围带固定之后，通过焊接的方式组成整圈的静叶环14，再把静叶环切割为上下两个半环，旋入气缸的静叶槽中。压气机设计为轴向排气，通过扩压器8将压气机出口的高温高压气体排入燃压缸7的大腔室内。
进一步的，所述设计方法还包括：若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能中的任一性能与所述目标二维S2流面设计方案中对应的工况性能以及所述目标一维设计方案中对应的工况性能不一致，则对所述初始三维热态通流设计方案进行降维传递迭代处理，直至所述目标三维热态通流设计方案的工况性能、所述目标二维S2流面设计方案的工况性能与所述目标一维设计方案的工况性能均对应一致。
这里，若所述目标三维热态通流设计方案中的设计点压比和气流偏转角度与所述目标一维设计方案或所述目标二维S2流面设计方案的正问题仿真结果偏差较大，则适当调整所述三维叶片的进出口几何角度，以改善级间匹配。如若依然难以改善级间匹配，则改变径向的功分配方式，从所述目标二维S2流面设计方案的设计流程开始迭代设计；或调整周向速度、反动度、目标载荷系数等基元参数沿流程的分布，从所述目标一维设计方案的设计流程开始迭代设计。直到三维通流仿真结果优于所述的压气机设计目标后停止进行迭代处理。
在具体实施例中，待设计压气机的设计目标为该压气机采用自然吸气，工质为空气，目标实现23的总压比，设计点效率不小于88％，喘振裕度不小于20％。依据设计目标，确定沿流程的轴向速度、反动度、轴向间隙、目标载荷系数等参数的一维设计方案。判断一维设计方案是否满足设计目标，若满足则在一维设计方案的基础上确定逐级的径向功分配方式和进口预旋，得到各级动叶和静叶的进出口几何角度沿径向的二维S2流面设计方案。判断二维S2流面设计方案是否满足设计目标，若满足，则在二维S2流面设计方案的基础上进行初始三维热态通流方案设计。对初始三维热态通流设计方案的性能参数进行数据降维处理得到基于神经网络的降维数据传递模型。利用由降维数据传递模型生成的多个一维修正系数和多个二维S2流面修正系数再次升维设计得到目标三维热态通流设计方案。对目标三维热态通流设计方案是否满足设计目标进行判断，若满足则根据所述三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
本申请提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法，所述设计方法包括：根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标，若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
这样，在初次升维设计过程中时，低维度仿真工具需要避免使用鲁棒性较弱的径向掺混、端区堵塞等径向模型，待完成一维反问题设计和正问题仿真、二维S2流面反问题设计和正问题仿真、三维叶片造型设计和三维的单级正问题仿真后，提取三维仿真结果中的性能参数，通过训练神经网络获得降维数据传递模型。再次升维设计时，低维度仿真工具将结合所得到的降维数据，修正一维仿真中的修正系数和二维S2流面仿真中的修正系数，给出更为准确的性能评估，并为三维的单级仿真提供相对准确的边界条件，多次迭代从而得到符合所述设计目标的压气机。本发明通过降维数据传递提高了多维度仿真之间的结果一致性，从而凭借低维度仿真的快速性，在保证仿真准确性的同时缩短了设计迭代周期。
请参阅图7、图8，图7为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置的结构示意图之一，图8为本申请实施例所提供的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置的结构示意图之二。如图7中所示，所述设计装置700包括：
第一升维设计模块710，用于根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；
降维数据传递模块720，用于将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；
第二升维设计模块730，用于基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；
结构设计模块740，用于若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
进一步的，结构设计模块740在用于所根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机时，结构设计模块740还用于：
基于所述目标三维热态通流设计方案，通过冷热态转换以及结构设计，确定出三维冷态叶片模型；
检测所述三维冷态叶片模型中三维叶片的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力是否小于屈服极限与安全系数的比值并且所述三维叶片中的拉伸应力是否小于屈服极限与安全系数的比值；
若所述目标三维热态通流设计方案中的三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力大于屈服极限与安全系数的比值或者拉伸应力大于屈服极限与安全系数的比值，则对所述三维热态通流设计方案中的几何模型进行调整，直至所述三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力小于屈服极限与安全系数的比值并且拉伸应力小于屈服极限与安全系数的比值，得到符合所述设计目标的压气机。
进一步的，第一升维设计模块710用于通过以下步骤确定出一维设计方案：
基于所述设计目标，确定出针对于所述待设计压气机的多个一维设计参数；
基于多个所述一维设计参数，进行压气机平均半径处的一维设计，确定出一维设计方案；
根据所述一维设计方案中的基元级基本参数以及子午流道参数进行正问题仿真，确定出所述一维设计方案的性能参数和压气机平均半径处的气动热力学参数。
进一步的，第一升维设计模块710用于通过以下步骤确定出二维S2流面设计方案，包括：
将所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度进行比较；
若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度则更改所述一维设计方案的级数、进口预旋，调整轴向速度、反动度、目标载荷系数以及基元参数沿流程的分布；
若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则在所述一维设计方案的基础上进行压气机径向的功分配和反动度设计，确定出二维S2流面设计方案；
根据所述二维S2流面设计方案进行二维S2流面正问题仿真，确定出所述二维S2流面设计方案的性能参数和压气机周向平均后的气动热力学参数。
进一步的，第一升维设计模块710用于通过以下方式确定出初始三维热态通流设计方案，包括：
将所述二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率以及目标喘振裕度进行比较；
若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则更改所述二维S2流面设计方案中的逐级径向功分配方式；
若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则基于所述二维S2流面设计方案选取出二维叶型，将所述二维叶型进行叠积确定出三维叶片；
基于所述三维叶片，确定出初始三维热态通流设计方案，并对所述初始三维热态通流设计方案进行正问题仿真，获取所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数。
进一步的，降维数据传递模块720在用于所述待设计压气机为多级轴流压气机，通过以下步骤确定出一维设计方案的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案的多个二维S2流面修正系数：
将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中；
针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中所对应的一个初始三维性能参数代入一维仿真的经验公式之中，结合一维设计的相关设计和性能参数，确定出该级该一维性能参数所对应的参考一维修正系数；
针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中的一个初始三维性能参数代入二维S2流面仿真的经验公式之中，结合二维S2流面设计的相关设计和性能参数，确定出该级二维S2流面性能参数所对应的参考二维S2流面修正系数。
基于由初始三维热态通流设计方案的性能参数降维生成的参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数，训练降维数据传递模型，并由降维数据传递模型输出一维设计方案正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数。
进一步的，第二升维设计模块730用于通过以下步骤基确定出目标三维热态通流设计方案：
针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述一维正问题仿真过程中的一维修正系数；
针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述二维S2流面正问题仿真过程中的二维S2流面修正系数；
改变所述一维设计方案中的设计参数，确定出目标一维设计方案，一维正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的一维修正系数；
改变所述二维S2流面设计方案的逐级径向功分配方式，确定出目标二维S2流面设计方案，二维S2流面正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的二维S2流面修正系数；
基于所述目标二维S2流面设计方案，选取目标二维叶型进行积叠，生成目标三维叶片，基于所述目标三维叶片确定出压气机的目标三维热态通流设计方案。
进一步的，如图8所示，设计装置700还包括迭代处理模块750，迭代处理模块750用于：
若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能中的任一性能与所述目标二维S2流面设计方案中对应的工况性能以及所述目标一维设计方案中对应的工况性能不一致，则对所述初始三维热态通流设计方案进行降维传递迭代处理，直至所述目标三维热态通流设计方案的工况性能与所述目标二维S2流面设计方案的工况性能、所述目标一维设计方案的工况性能均对应一致。
本申请提供了一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置，第一升维设计模块，用于根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；降维数据传递模块，用于将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；第二升维设计模块，用于基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；结构设计模块，用于若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
这样，在初次升维设计过程中时，低维度仿真工具需要避免使用鲁棒性较弱的径向掺混、端区堵塞等径向模型，待完成一维反问题设计和正问题仿真、二维S2流面反问题设计和正问题仿真、三维叶片造型设计和三维的单级正问题仿真后，提取三维仿真结果中的性能参数，通过训练神经网络获得降维数据传递模型。再次升维设计时，低维度仿真工具将结合所得到的降维数据，修正一维仿真中的修正系数和二维S2流面仿真中的修正系数，给出更为准确的性能评估，并为三维的单级仿真提供相对准确的边界条件，多次迭代从而得到符合所述设计目标的压气机。本发明通过降维数据传递提高了多维度仿真之间的结果一致性，从而凭借低维度仿真的快速性，在保证仿真准确性的同时缩短了设计迭代周期。
请参阅图9，图9为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图9中所示，所述电子设备900包括处理器910、存储器920和总线930。
所述存储器920存储有所述处理器910可执行的机器可读指令，当电子设备900运行时，所述处理器910与所述存储器920之间通过总线930通信，所述机器可读指令被所述处理器910执行时，可以执行如上述图1以及图3所示方法实施例中的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1以及图3所示方法实施例中的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：
根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；
将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；
基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；
若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机，包括：
基于所述目标三维热态通流设计方案，通过冷热态转换以及结构设计，确定出三维冷态叶片模型；
检测所述三维冷态叶片模型中的三维叶片的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力是否小于屈服极限与安全系数的比值并且所述三维叶片中的拉伸应力是否小于屈服极限与安全系数的比值；
若所述目标三维热态通流设计方案中的三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力大于屈服极限与安全系数的比值或者拉伸应力大于屈服极限与安全系数的比值，则对所述三维热态通流设计方案中的几何模型进行调整，直至所述三维冷态叶片模型的叶片弯曲应力和拉伸应力的合应力小于屈服极限与安全系数的比值并且拉伸应力小于屈服极限与安全系数的比值，得到符合所述设计目标的压气机。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，通过以下步骤确定出一维设计方案，包括：
基于所述设计目标，确定出针对于所述待设计压气机的多个一维设计参数；
基于多个所述一维设计参数，进行压气机平均半径处的一维设计，确定出一维设计方案；
根据所述一维设计方案中的基元级基本参数以及子午流道参数进行正问题仿真，确定出所述一维设计方案的性能参数和压气机平均半径处的气动热力学参数。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，通过以下步骤确定出二维S2流面设计方案，包括：
将所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度进行比较；
若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度则更改所述一维设计方案的级数、进口预旋，调整轴向速度、反动度、目标载荷系数以及基元参数沿流程的分布；
若所述一维设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则在所述一维设计方案的基础上进行压气机径向的功分配和反动度设计，确定出二维S2流面设计方案；
根据所述二维S2流面设计方案进行二维S2流面正问题仿真，确定出所述二维S2流面设计方案的性能参数和压气机周向平均后的气动热力学参数。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，通过以下方式确定出初始三维热态通流设计方案，包括：
将所述二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度与设计目标中的目标流量、目标效率以及目标喘振裕度进行比较；
若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度不满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则更改所述二维S2流面设计方案中的逐级径向功分配方式；
若所述二维S2流面设计方案中的二维S2流面设计方案中的流量、效率以及喘振裕度满足设计目标中的目标流量、目标效率、以及目标喘振裕度，则基于所述二维S2流面设计方案选取出二维叶型，将所述二维叶型进行叠积确定出三维叶片；
基于所述三维叶片，确定出初始三维热态通流设计方案，并对所述初始三维热态通流设计方案进行正问题仿真，获取所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数。
6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述待设计压气机为多级轴流压气机，通过以下步骤确定出一维设计方案的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案的多个二维S2流面修正系数包括：
将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中；
针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中所对应的一个初始三维性能参数代入一维仿真的经验公式之中，结合一维设计的相关设计和性能参数，确定出该级该一维性能参数所对应的参考一维修正系数；
针对于所述待设计压气机的每一级，将该级所述初始三维热态通流设计方案中的一个初始三维性能参数代入二维S2流面仿真的经验公式之中，结合二维S2流面设计的相关设计和性能参数，确定出该级二维S2流面性能参数所对应的参考二维S2流面修正系数；
基于由初始三维热态通流设计方案的性能参数降维生成的参考一维修正系数和参考二维S2流面修正系数，训练降维数据传递模型，并由降维数据传递模型输出一维设计方案正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面设计方案正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数。
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，通过以下步骤确定出目标三维热态通流设计方案：
针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述一维正问题仿真过程中的一维修正系数；
针对于每一级的转速以及压比，基于该级所对应的降维数据传递模型确定出所述二维S2流面正问题仿真过程中的二维S2流面修正系数；
改变所述一维设计方案中的设计参数，确定出目标一维设计方案，一维正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的一维修正系数；
改变所述二维S2流面设计方案的逐级径向功分配方式，确定出目标二维S2流面设计方案，二维S2流面正问题仿真过程中，采用由降维数据传递模型生成的二维S2流面修正系数；
基于所述目标二维S2流面设计方案，选取目标二维叶型进行积叠，生成目标三维叶片，基于所述目标三维叶片确定出压气机的目标三维热态通流设计方案。
8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：
若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能中的任一性能与所述目标二维S2流面设计方案中对应的工况性能以及所述目标一维设计方案中对应的工况性能不一致，则对所述初始三维热态通流设计方案进行降维传递迭代处理，直至所述目标三维热态通流设计方案的工况性能与所述目标二维S2流面设计方案的工况性能、所述目标一维设计方案的工况性能均对应一致。
9.一种燃气轮机多级轴流压气机的设计装置，其特征在于，所述设计装置包括：
第一升维设计模块，用于根据待设计压气机的设计目标，在初次升维设计过程中依次确定出针对于所述待设计压气机的一维设计方案、二维S2流面设计方案以及初始三维热态通流设计方案；
降维数据传递模块，用于将所述初始三维热态通流设计方案中的多个初始三维性能参数、一维设计方案中相对应的多个一维性能参数以及二维S2流面设计方案中相对应的多个二维S2流面性能参数输入至预先建立好的降维数据传递模型之中，输出一维正问题仿真过程中的多个一维修正系数以及二维S2流面正问题仿真过程中的多个二维S2流面修正系数；其中，所述一维修正系数以及所述二维S2流面修正系数是通过对所述初始三维热态通流设计方案中多个初始三维性能参数降维处理后，进行参数比较得到的；
第二升维设计模块，用于基于多个所述一维修正系数和多个所述二维S2流面修正系数，确定出目标三维热态通流设计方案，检测所述目标三维热态通流设计方案的工况性能是否达到所述设计目标；
结构设计模块，用于若所述目标三维热态通流设计方案的工况性能达到所述设计目标，则根据所述目标三维热态通流设计方案确定压气机的冷态几何模型和结构设计，得到符合所述设计目标的压气机。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至8任一所述的一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法的步骤。
CN202111621899.5A 2021-12-28 2021-12-28 一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法及装置 Pending CN114239185A (zh)

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