CN116910427B - 同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及流体力学领域，尤其涉及一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法，确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动，并根据尾迹扫掠和尾迹脉动计算目标叶片的进口边界条件，然后根据目标叶片的进口边界条件确定目标叶片的非定常激振力。最后根据非定常激振力进行谐响应计算，得到目标叶片的强迫共振。本公开可以基于上游的尾迹扫掠和尾迹脉动准确的计算目标叶片的进口边界条件，再进一步确定非定常激振力和强迫共振，实现了对强迫共振准确且快速的预测。

Description

同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法

技术领域

本公开涉及流体力学领域，尤其涉及一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法。

背景技术

随着重型燃气轮机的发展，压气机的质量流量、单级负荷等不断上升，叶片承受的交变气动力不断增大，流体诱发的叶片振动问题日益突出。压气机叶片面临的振动问题主要包括颤振和由于进气畸变、转静干涉、失速和喘振、脱落涡等造成的强迫共振。燃气轮机由于强迫共振所引发的事故占据叶片总事故的25%，不容忽略。而重型燃气轮机由于流量超大、转速低，导致其前排叶片过长，使得首级动叶面临较严重的强迫共振问题，提前预测强迫共振可以有效避免压气机工作过程中事故的发生。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法，旨在快速、准确的预测压气机工作过程中产生的强迫振动。

根据本公开的第一方面，提供了一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法，所述方法包括：

确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动；

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件；

根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力；

根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

在一种可能的实现方式中，所述确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动，包括：

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游雷诺平均RANS定常计算，得到所述目标叶片上游的尾迹扫掠；

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游叶高平面叶栅LES计算，得到所述目标叶片上游的尾迹脉动。

在一种可能的实现方式中，所述尾迹扫掠包括所述目标叶片上游出口的总压、总温和速度方向，所述尾迹脉动包括所述目标叶片上游出口的总压脉动幅值分布，以及随机生成的相位角分布。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件，包括：

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动求解公式组： 得到所述目标叶片进口位置的每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角，其中，t表征对应时刻，(x,y,z)表征所述目标叶片进口位置的一个三维网格点的位置，P、T和flowangle分别表征总压、总温和气流角，in，downstream和out，upstream分别表征所述目标叶片的上游叶片通道进口和下游叶片通道出口的位置，/>表征t时刻目标叶片的上游叶片通道进口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的下游叶片通道出口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的总压亏损，/>表征所述目标叶片的进口边界旋转引起的坐标变换，/>表征所述目标叶片上游叶片出口各三维网格点的初始位置，/>分别表征所述目标叶片的圆频率和转频，/>表征所述目标叶片的转速，/>表征一个三维网格点对应的相位角，f表征所述目标叶片的频率；

根据每个所述三维网格点位置对应的总压、总温和气流角确定所述目标叶片的进口边界条件。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件，还包括：

通过公式确定总压亏损和总压幅值之间的关系，其中a和b为预设的系数。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力，包括：

基于所述目标叶片的进口边界条件进行RANS定常计算，得到所述目标叶片的非定常激振力。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振，包括：

确定通过振颤计算或试验得到的阻尼比；

根据所述阻尼比和所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

根据本公开的第二方面，提供了一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算装置，所述装置包括：

信息确定模块，用于确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动；

条件确定模块，用于根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件；

激振力计算模块，用于根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力；

共振计算模块，用于根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

在一种可能的实现方式中，所述信息确定模块，进一步用于：

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游雷诺平均RANS定常计算，得到所述目标叶片上游的尾迹扫掠；

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游叶高平面叶栅LES计算，得到所述目标叶片上游的尾迹脉动。

在一种可能的实现方式中，所述尾迹扫掠包括所述目标叶片上游出口的总压、总温和速度方向，所述尾迹脉动包括所述目标叶片上游出口的总压脉动幅值分布，以及随机生成的相位角分布。

在一种可能的实现方式中，所述条件确定模块，进一步用于：

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动求解公式组： 得到所述目标叶片进口位置的每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角，其中，t表征对应时刻，(x,y,z)表征所述目标叶片进口位置的一个三维网格点的位置，P、T和flowangle分别表征总压、总温和气流角，in，downstream和out，upstream分别表征所述目标叶片的上游叶片通道进口和下游叶片通道出口的位置，/>表征t时刻目标叶片的上游叶片通道进口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的下游叶片通道出口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的总压亏损，/>表征所述目标叶片的进口边界旋转引起的坐标变换，/>表征所述目标叶片上游叶片出口各三维网格点的初始位置，/>分别表征所述目标叶片的圆频率和转频，/>表征所述目标叶片的转速，/>表征一个三维网格点对应的相位角，f表征所述目标叶片的频率；

根据每个所述三维网格点位置对应的总压、总温和气流角确定所述目标叶片的进口边界条件。

在一种可能的实现方式中，所述条件确定模块，进一步用于：

通过公式确定总压亏损和总压幅值之间的关系，其中a和b为预设的系数。

在一种可能的实现方式中，所述激振力计算模块，进一步用于：

基于所述目标叶片的进口边界条件进行RANS定常计算，得到所述目标叶片的非定常激振力。

在一种可能的实现方式中，所述共振计算模块，进一步用于：

确定通过振颤计算或试验得到的阻尼比；

根据所述阻尼比和所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。

在本公开实施例中，确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动，并根据尾迹扫掠和尾迹脉动计算目标叶片的进口边界条件，然后根据目标叶片的进口边界条件确定目标叶片的非定常激振力。最后根据非定常激振力进行谐响应计算，得到目标叶片的强迫共振。本公开可以基于上游的尾迹扫掠和尾迹脉动准确的计算目标叶片的进口边界条件，再进一步确定非定常激振力和强迫共振，实现了对强迫共振准确且快速的预测。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开实施例的一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法的流程图。

图2示出了根据本公开实施例的一种压气机结构的示意图。

图3示出了根据本公开实施例的一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法的示意图。

图4示出了根据本公开实施例的一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算装置的示意图。

图5示出了根据本公开实施例的一种电子设备的示意图。

图6示出了根据本公开实施例的另一种电子设备的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

本公开实施例的同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法可以由终端设备或服务器等电子设备执行。其中，终端设备可以为用户设备（User Equipment，UE）、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字助理（Personal DigitalAssistant，PDA）、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等任意固定或移动终端。服务器可以为单独的服务器或多个服务器组成的服务器集群。任意电子设备可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现本公开实施例的强迫共振计算方法。

图1示出了根据本公开实施例的一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法的流程图。如图1所示，本公开实施例的强迫共振计算方法可以包括以下步骤S10-S40。

步骤S10、确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动。

在一种可能的实现方式中，通过电子设备先确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动。其中，压气机中的目标叶片可以为压气机中的动叶，目标叶片上游可以包括压气机中目标叶片的全部或部分上游叶片，例如导叶或者压气机的导叶和支板。目标叶片上游的尾迹扫掠为目标叶片的上游叶片边界层汇合形成的低速区（尾迹），压气机工作过程中目标叶片的相对旋转会导致上游叶片尾迹不断撞击/切割下游叶片形成气动激振力。目标叶片的尾迹脉动为目标叶片上游尾迹中存在的湍流脉动，在压气机工作过程中压力、速度等流体参数实际上随时间不断变化，并不断激励下游的目标叶片产生相对振动。因此，上游的尾迹扫掠和尾迹脉动都会形成影响压气机安全的强迫共振。

图2示出了根据本公开实施例的一种压气机结构的示意图。如图2所示，对于1.5级压气机，包括由入口到出口依次设置的非均匀进气支板、进口导叶、动叶、静叶和出口导叶，在需要预测的目标叶片为动叶时，确定进气支板和进口导叶为目标叶片的上游叶片。其中，压气机由入口到出口依次设置的每种叶片非均匀的设置为环状结构。在预测目标叶片的强迫共振的情况下，电子设备可以确定进气支板和进口导叶的尾迹扫掠和尾迹脉动，再进一步根据尾迹扫掠和尾迹脉动确定目标叶片的强迫共振。

可选地，本公开实施例计算得到的尾迹扫掠包括目标叶片上游出口的总压、总温和速度方向，尾迹脉动包括目标叶片上游出口的总压脉动幅值分布，以及随机生成的相位角分布。

可选地，本公开实施例中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动可以通过总进口边界条件、几何条件和气体参数计算得到，尾迹扫掠和尾迹脉动可以通过不同计算方式计算得到。示例性地，电子设备可以基于压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游雷诺平均RANS定常计算，得到目标叶片上游的尾迹扫掠。基于压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游叶高平面叶栅LES计算，得到目标叶片上游的尾迹脉动。其中，进口边界条件可以包括总压、总温、速度方向和湍流参数，总压包括静压和动压，动压是有一定速度的气体冲撞物体后速度为0时附加的压力，静压可以预先确定。总温包括静温和动温，动温的有一定速度的气体冲撞物体后速度为0后附加的温度，静温可以预先确定。湍流参数是一些列复杂的预设参数。几何条件可以包括预先确定的叶片、轮毂以及机匣的几何形状。气体参数包括空气的理想气体假设，其具体流动参数和边界条件有关。理想气体假设为空气的密度、压力和温度满足理想气体状态方程，其中动力粘度和导热系数可以给定具体数值，也可以预先给定和压力温度相关的关系式。可选地，本公开实施例确定上游的尾迹扫掠和尾迹脉动时还需要确定光滑绝热无滑移壁面的壁面边界条件，以及预设的静压作为出口边界条件。

进一步地，RANS定常计算的过程为求解雷诺平均NS方程（Reynolds AveragingNavier-Stokes(RANS)方程组，对湍流进行雷诺平均处理，通过一些简单的系数代替复杂的变量。RANS是根据NS方程组（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、RANS处理的湍流方程）计算流场参数分布的方法，放弃时间项，旋转区域在动量守恒方程中增加一个源项（包括离心力和科里奥利力效应），不同级之间的相对转动简化为进口的周向平均参数（平均处理）。根据边界的参数，求解出流场内不同位置的参数。LES计算为大涡模拟（LargeEddy Simulation），考虑较大的涡和很小的涡进行平均处理，只能进行非定常计算，比URANS能更好地反映湍流脉动情况，但是计算量更大。区别在于对于湍流方程的处理和简化不同。

在一种可能的实现方式中，本公开实施例计算过程可以为先对全级取单通道进行RANS定常计算，即计算压气机内所有排叶片中的一个叶片。其中总进口总压为检测得到的大气压、总温为检测得到的大气总温、速度方向为预设的轴向进气。总出口静压根据实际的流量、压比和效率调整。湍流参数为常规默认值。各排通道之间采用混合平面法，进出口参数做周向平均处理后，在上游出口和下游进口之间耦合。在进行上游雷诺平均RANS定常计算的过程中，上游需要考虑尾迹扫掠的通道。例如在支板和动叶之间有进口导叶的情况下，对支板+导叶一起进行全周定常计算，计算两排叶片，支板出口和进口导叶进口参数直接相互传递，不需要周向平均处理，即将支板和进口导叶通道复制为全周，进行RANS定常计算。进口参数同上。出口静压给定径向分布，从上述数值计算中的定常流场中上游通道出口静压分布周向平均后提取出来的。计算后将出口的二维流场中的不均匀的总压、总温和速度方向提取出来。其中，全级单通道计算是通过混合平面法，将各个叶片通道之间的交界面处的参数进行周向平均后耦合计算得到的，即使上下游各自通道的周向跨度（角度）不同，各自只采用一个通道也能进行计算，就是周向平均处理。但是在计算上游支板和进口导叶这两排叶片全周引起的定常尾迹时，不采用混合平面法，直接将支板全周通道出口参数插值导叶全周通道进口，这样导叶的出口也包含支板的尾迹，就可以考虑支板的尾迹扫掠。

可选地，上游叶高平面叶栅LES计算过程只截取需要考虑尾迹脉动的通道，例如进口导叶中的一个叶高的位置，将其环形展开为平面叶栅，出口延长，进行LES非定常计算。进口从全级定常计算结果例如进口导叶通道对应叶高的进口提取。出口给定平均静压，具体数值通过不断调整获得，当进口速度和定常结果中需要考虑尾迹脉动的通道的对应叶高位置的进口平均速度一致时的出口平均静压为所需的数值。计算后得到不同位置总压亏损，即进口总压减去当地总压和指定频率下总压脉动幅值，即通过小波分析提取对应频率的幅值的关系式。

在通过上述方式计算后，本公开实施例可以得到目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动，以进一步根据尾迹扫掠和尾迹脉动计算强迫共振。

步骤S20、根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件。

在一种可能的实现方式中，电子设备在确定目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动后，根据上后的尾迹扫掠和尾迹脉动计算目标叶片的进口边界条件，以进一步根据目标叶片的进口边界条件计算目标叶片的强迫共振。

可选地，本公开实施例可以根据尾迹扫掠和尾迹脉动求解公式组： 得到目标叶片进口位置的每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角，再根据每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角确定目标叶片的进口边界条件，其中，t表征对应时刻，(x,y,z)表征目标叶片进口位置的一个三维网格点的位置，P、T和flowangle分别表征总压、总温和气流角，in，downstream和out，upstream分别表征目标叶片的上游叶片通道进口和下游叶片通道出口的位置，/>表征t时刻目标叶片的上游叶片通道进口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的下游叶片通道出口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的总压亏损，/>表征目标叶片的进口边界旋转引起的坐标变换，/>表征目标叶片上游叶片出口各三维网格点的初始位置，分别表征目标叶片的圆频率和转频，/>表征目标叶片的转速，/>表征一个三维网格点对应的相位角，f表征目标叶片的频率。

进一步地，总压亏损和总压幅值可以为线性关系，电子设备还可以通过公式确定总压亏损和总压幅值之间的关系，其中a和b为预设的系数。通过将上述公式将上述计算模型加载到下游叶排进口，电子设备可以计算得到目标叶片通道的进口边界条件参数分布，其中总压进行单独处理，总温和气流角直接从上游通道出口插值得到，x’y’z’代表坐标变换，相当于使得进口边界条件旋转形成扫掠。因此，本公开实施例通过在方程中加了一些项来反映旋转的效应要让进口边界转起来，以考虑上游尾迹的扫掠，解决了软件中旋转域本身不会转的问题。

可选地，目标叶片所在三维空间可以被均匀划分为多个网格，本公开实施例可以通过求解上述公式得到目标叶片所在三维空间中每个三维网格点的进口边界条件，得到目标叶片对应的进口边界条件分布。

步骤S30、根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力。

在一种可能的实现方式中，电子设备在通过上述计算模型计算得到目标叶片的进口边界条件后，可以根据目标叶片的进口边界条件确定目标叶片的非定常激振力。其中，目标叶片进口边界条件的非定常激振力可以通过RANS定常计算得到，即电子设备可以基于目标叶片的进口边界条件进行RANS定常计算，得到目标叶片的非定常激振力。

可选地，电子设备在计算目标叶片的非定常激振力时可以取一个目标叶片通道，复制为全周进行URANS非定常计算，即通过非定常（Unsteady）的RANS计算，得到不同时刻的瞬态结果。在计算过程中，进口参数通过支板+进口导叶全周定常计算结果的出口提取，将这个出口位置的总压总温速度方向插值到动叶进口，之后在软件中输入总压亏损和总压幅值的关系以修改总压。同时通过设置进口转速使得进口分布和目标叶片旋转。其中，目标叶片出口给定静压的径向分布（周向均匀，径向不同，没有相对旋转的引起的激励），其具体数据是对全级定常结果中的目标叶片通道的出口的静压分布进行周向平均后提取出来的。

步骤S40、根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

在一种可能的实现方式中，电子设备在计算得到目标叶片的非定常激振力后，可以根据非定常激振力进行谐响应计算，得到目标叶片的强迫共振。其中，强迫共振的计算过程可以为先确定通过振颤计算或试验得到的阻尼比，再根据阻尼比和非定常激振力进行谐响应计算，得到目标叶片的强迫共振。阻尼是计算叶片强迫共振的重要参数，可以包括气动阻尼和机械阻尼中的至少一项。

可选地，电子设备可以先通过模态计算，为后续叶片强迫振动计算提供模态信息，再将流场非定常计算后所获得的叶片表面瞬态压力频域分解。最后，将叶片表面压力的实部和虚部值加载到有限元模型上，以进行谐响应计算获得对应激励频率下的振动。其中，模态计算的输入是叶片几何、材料和边界条件，材料根据具体情况确定，边界一般是叶根固定约束，加转速以考虑离心力。计算后得到不同模态的固有频率、振型。根据潜在的危险的共振频率确定对应的固有频率的模态。具体需要解无阻尼三维瞬时动力学方程组，得到的特征值是和固有频率相关的，特征向量是和振型相关的，其中[M]和[K]分别是质量矩阵和刚度矩阵，{X}是位移数列，/>代表对时间的一阶导数。非定常计算可以为对动叶全周非定常RANS计算（URANS），谐响应计算是将瞬态模态动力学方程转化为频域方程，将指定频率的复数形式的激振力施加到上面，将激振力和振型相结合得到模态力，根据模态力计算模态位移，通过振型得到模态位移下的物理位移分布和对应的应变和应力场。具体方程包括频域模态动力学方程，ξ代表模态阻尼比，角标ad代表气动，ξ_ad为模态气动阻尼比，ω_n代表固有圆频率，i是复数， />为某一个模态的某一个激励频率，角标freq_ReIm代表某一频率下的复数形式的频域量，频域模态位移为/>，频域模态力为复数形式/>，共振：/>，远离共振/>，此时惯性力和外力大于阻尼力。其中，根据频率模态力、模态阻尼比、激振圆频率和固有圆频率可以得到频域模态位移，之后取模得到频域模态位移幅值，可以推算实际的三维位移分布。

图3示出了根据本公开实施例的一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法的示意图。如图3所示，本公开实施例的强迫共振计算方法先通过上游雷诺平均RANS定常计算确定目标叶片上游的尾迹扫掠，再通过上游叶高平面叶栅LES计算目标叶片上游出口的总压幅值分布，与随机生成的相位角分布一同构成目标叶片上游的尾迹脉动。进一步地，根据预设的计算模型基于尾迹扫掠和尾迹脉动计算目标叶片的进口边界条件，再基于进口边界条件进行RANS非定常计算得到目标叶片的非定常激振力，最终根据非定常激振力和预先确定的阻尼比即可得到目标叶片的强迫共振。

经实验验证，仅考虑尾迹扫掠计算得到的强迫共振，和仅考虑尾迹脉动计算得到的强迫共振和实验得到的准确强迫共振差异较大，而基于尾迹脉动和尾迹扫掠共同计算得到的强迫共振和真实结果十分相近，即根据本公开实施例的方法确定的强迫共振准确率较高。

本公开实施例能够通过少量网格的LES计算和RANS计算，准确而快速地上游叶片尾迹扫掠和尾迹脉动共同引起的强迫共振。在应用层面，准确的预测强迫共振有利于压气机设计中的强度验证、运行中故障的排查，能够抑振措施的进一步研究提供手段。

图4示出了根据本公开实施例的一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算装置的示意图。如图4所示，本公开实施例的强迫共振计算装置可以包括：

信息确定模块40，用于确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动；

条件确定模块41，用于根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件；

激振力计算模块42，用于根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力；

共振计算模块43，用于根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

在一种可能的实现方式中，所述信息确定模块40，进一步用于：

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游雷诺平均RANS定常计算，得到所述目标叶片上游的尾迹扫掠；

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游叶高平面叶栅LES计算，得到所述目标叶片上游的尾迹脉动。

在一种可能的实现方式中，所述尾迹扫掠包括所述目标叶片上游出口的总压、总温和速度方向，所述尾迹脉动包括所述目标叶片上游出口的总压脉动幅值分布，以及随机生成的相位角分布。

在一种可能的实现方式中，所述条件确定模块41，进一步用于：

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动求解公式组： 得到所述目标叶片进口位置的每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角，其中，t表征对应时刻，(x,y,z)表征所述目标叶片进口位置的一个三维网格点的位置，P、T和flowangle分别表征总压、总温和气流角，in，downstream和out，upstream分别表征所述目标叶片的上游叶片通道进口和下游叶片通道出口的位置，/>表征t时刻目标叶片的上游叶片通道进口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的下游叶片通道出口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的总压亏损，/>表征所述目标叶片的进口边界旋转引起的坐标变换，/>表征所述目标叶片上游叶片出口各三维网格点的初始位置，/>分别表征所述目标叶片的圆频率和转频，/>表征所述目标叶片的转速，/>表征一个三维网格点对应的相位角，f表征所述目标叶片的频率；

根据每个所述三维网格点位置对应的总压、总温和气流角确定所述目标叶片的进口边界条件。

在一种可能的实现方式中，所述条件确定模块41，进一步用于：

通过公式确定总压亏损和总压幅值之间的关系，其中a和b为预设的系数。

在一种可能的实现方式中，所述激振力计算模块42，进一步用于：

基于所述目标叶片的进口边界条件进行RANS定常计算，得到所述目标叶片的非定常激振力。

在一种可能的实现方式中，所述共振计算模块43，进一步用于：

确定通过振颤计算或试验得到的阻尼比；

根据所述阻尼比和所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是易失性或非易失性计算机可读存储介质。

本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。

图5示出了根据本公开实施例的一种电子设备800的示意图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图5，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（SRAM），电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储器（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器（LCD）和触摸面板（TP）。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风（MIC），当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

输入/ 输出接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信（NFC）模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别（RFID）技术，红外数据协会（IrDA）技术，超宽带（UWB）技术，蓝牙（BT）技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理设备（DSPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。

图6示出了根据本公开实施例的另一种电子设备1900的示意图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器或终端设备。参照图6，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。

电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如WindowsServerTM，Mac OS XTM，UnixTM, LinuxTM，FreeBSDTM或类似。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算方法，其特征在于，所述方法包括：

确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动；

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件；

根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力；

根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振；

所述根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件，包括：

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动求解公式组： 得到所述目标叶片进口位置的每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角，其中，t表征对应时刻，(x,y,z)表征所述目标叶片进口位置的一个三维网格点的位置，p、T和flowangle分别表征总压、总温和气流角，in，downstream和out，upstream分别表征所述目标叶片的上游叶片通道进口和下游叶片通道出口的位置，/>表征t时刻目标叶片的上游叶片通道进口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的下游叶片通道出口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的总压亏损，/>表征所述目标叶片的进口边界旋转引起的坐标变换，/>表征所述目标叶片上游叶片出口各三维网格点的初始位置，/>分别表征所述目标叶片的圆频率和转频，/>表征所述目标叶片的转速，/>表征一个三维网格点对应的相位角，f表征所述目标叶片的频率；

根据每个所述三维网格点位置对应的总压、总温和气流角确定所述目标叶片的进口边界条件；

通过公式确定总压亏损和总压幅值之间的关系，其中a和b为预设的系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动，包括：

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游雷诺平均RANS定常计算，得到所述目标叶片上游的尾迹扫掠；

基于所述压气机对应的总进口边界条件、几何条件和气体参数进行上游叶高平面叶栅LES计算，得到所述目标叶片上游的尾迹脉动。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述尾迹扫掠包括所述目标叶片上游出口的总压、总温和速度方向，所述尾迹脉动包括所述目标叶片上游出口的总压脉动幅值分布，以及随机生成的相位角分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力，包括：

基于所述目标叶片的进口边界条件进行RANS定常计算，得到所述目标叶片的非定常激振力。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振，包括：

确定通过振颤计算或试验得到的阻尼比；

根据所述阻尼比和所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振。

6.一种同时考虑尾迹扫掠和尾迹脉动的强迫共振计算装置，其特征在于，所述装置包括：

信息确定模块，用于确定压气机中目标叶片上游的尾迹扫掠和尾迹脉动；

条件确定模块，用于根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动计算所述目标叶片的进口边界条件；

激振力计算模块，用于根据所述目标叶片的进口边界条件确定所述目标叶片的非定常激振力；

共振计算模块，用于根据所述非定常激振力进行谐响应计算，得到所述目标叶片的强迫共振；

所述条件确定模块，进一步用于：

根据所述尾迹扫掠和所述尾迹脉动求解公式组： 得到所述目标叶片进口位置的每个三维网格点位置对应的总压、总温和气流角，其中，t表征对应时刻，(x,y,z)表征所述目标叶片进口位置的一个三维网格点的位置，p、T和flowangle分别表征总压、总温和气流角，in，downstream和out，upstream分别表征所述目标叶片的上游叶片通道进口和下游叶片通道出口的位置，/>表征t时刻目标叶片的上游叶片通道进口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的下游叶片通道出口的总压幅值，/>表征t时刻目标叶片的总压亏损，/>表征所述目标叶片的进口边界旋转引起的坐标变换，/>表征所述目标叶片上游叶片出口各三维网格点的初始位置，/>分别表征所述目标叶片的圆频率和转频，/>表征所述目标叶片的转速，/>表征一个三维网格点对应的相位角，f表征所述目标叶片的频率；

根据每个所述三维网格点位置对应的总压、总温和气流角确定所述目标叶片的进口边界条件；

通过公式确定总压亏损和总压幅值之间的关系，其中a和b为预设的系数。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现权利要求1至5中任意一项所述的方法。

8.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至5中任意一项所述的方法。