(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 202210676268.1 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七0三研 究所 地址 150078 黑龙江省哈尔滨市道里区洪 湖路35号 (72)发明人 林枫　王琦　牛夕莹　李冬　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) (54)发明名称 一种轴流压气机叶片失速与堵塞裕量的预 设计方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种轴流压气机叶 片失速与堵塞裕量的预设计方法， 提炼出了叶片 失速与堵塞裕量的关键预判参数及其经验计算 公式， 在轴流压气机的 叶片造型环节即可对该叶 片的失速与堵塞裕量进行预估， 并可以据此快速 进行通流设计与叶片造型的参数调整， 实现了轴 流压气机叶片的失速与堵塞裕量的提前精准控 制， 有效提高了设计精度。 且有效减少了压气机 气动设计过程中通过三维计算分析来反复调整 的次数与工作量， 可节省大量的设计迭代时间， 缩短设计周 期。 同时， 本发明不仅局限于燃气轮 机轴流压气机， 同样适用于各种工业用轴流压缩 机、 航空发动机轴流压气机/风扇的气动设计过 程。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115186400 A 2022.10.14 CN 115186400 A 1.一种轴流压气机叶片失速与堵塞裕量的预设计方法， 其特 征是： (1)通流反问题设计， 按照设计指标要求， 进行轴流压气机通流部分的反问题设计工 作， 包括轴流压气机均径处的一维反问题设计与S2流 面上的反问题设计； (2)确定叶型设计参数， 根据通流反问题设计结果， 确定轴流压气机叶片各截面叶型的 设计参数， 包括叶栅稠度b/t、 叶型相对最大厚度 造型基本参数； (3)计算叶型进出口几何角， 叶型进口、 出口几何角 β1k、 β2k分别为叶型中弧线在前、 尾缘 点切线与圆周方向的夹角， 根据轴流压气机通流反问题设计结果， 获得叶型 的进口气流角 β1与出口气流角 β2， 计算进口攻角i和出口落后角 δ， 从而确定β1k＝β1+i， β2k＝β2+δ； (4)计算叶型弯角， 在确定进出口几何角之后， 计算得到叶型弯角 ε＝β2k‑β1k； (5)计算叶型安装角， 根据叶型中 弧线形式来计算叶型安装角γ； (6)计算叶型喉部面积比， 叶型喉部面积比是叶型几何槽道最小横截面AΓ与叶型来流 方向槽道横截面A1的比值， 即 通过叶型进口气流角β1、 叶栅稠度b/t、 叶型相对最大厚 度 叶型弯角 ε与叶型安装角γ， 计算得到叶型喉部面积比 (7)失速与堵塞裕量评估， 采用叶片各截面叶型的进口速度系数λw与叶型喉部面积比 来评估轴流压气机该叶片的失速与堵塞裕量是否满足设计要求， 若满足， 则该叶片造 型方案即为最终方案； 若不满足， 则 返回调整叶型设计参数， 或重新进行通流反问题设计， 直至叶片的失速与堵塞裕量满足设计要求 为止。 2.根据权利要求1所述的一种轴流压气机叶片失速与堵塞裕量的预设计方法， 其特征 是： 步骤(5)中所述的根据叶型中 弧线形式来计算叶型安装角γ， 采用如下 方式： 当中弧线相对最大挠度位置取0.45时， γ＝β1k+0.6 ε； 当中弧线相对最大挠度位置取0.5时， γ＝β1k+0.5 ε； 当中弧线为多圆弧曲线、 样条曲线或其他曲线形式时， 以γ＝β1k+0.5ε作为初始值， 通 过叶型设计程序迭代获得最终的γ值。 3.根据权利要求1所述的一种轴流压气机叶片失速与堵塞裕量的预设计方法， 其特征 是： 步骤(6)中所述的通过叶型进口气流角β1、 叶栅稠度b/t、 叶型相对最大厚度 叶型 弯角 ε与叶型安装角γ， 计算得到叶型喉部面积比 采用如下 方式： 式中， t为叶栅节距； β1为叶型进口气流角， 是叶栅稠度b/t、 叶型相对最大厚度权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186400 A 2叶型弯角 ε与叶型安装角γ的函数， 有： 4.根据权利要求1所述的一种轴流压气机叶片失速与堵塞裕量的预设计方法， 其特征 是： 步骤(7)中所述的采用叶片各截面叶型的进口速度系数λw与叶型喉部面积比 来评 估轴流压气机该叶片的失速与堵塞裕量是否满足设计要求， 采用如下 方式： 以叶型喉部面积比 为横坐标、 叶型进口速度系数λw为纵坐标， 绘制二维坐标图， 堵 塞边界线 与失速边界线 方程描述如下： 堵塞边界线： 失速边界线： 当叶片各截面叶型的 坐标位于堵塞边界线与失速边界线之内时， 该叶片即 有充足的失速与堵塞裕量， 距 离两边界线越远裕 量越充足； 当叶片各截 面叶型的 坐标在堵塞边界线与失速边界线范围之外时， 叶片发生流动 堵塞或失速的可能性极大， 进 行设计调整。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186400 A 3