(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 202211133172.7 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 赵宇新　王海　李毅　李宗超　 于明跃　冯博洋　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种航空发动机 旋转盘换 热温度计算方法 (57)摘要 本申请属于航空发动机热平衡领域， 特别涉 及一种航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 获 取所述盘腔预设位置的多个点位旋流比以及A腔 旋流比与B腔旋流比； 基于多个点位旋流比， 分别 计算A腔与B腔的换热温度； 基于A腔旋流比与B腔 旋流比分别计算A腔与B腔的对流换热系数； 基于 A腔与B腔的换热温度与对流换热系数， 解出涡 轮 盘的实体温度； 该方法考虑了旋转系内部流场结 构对旋转系盘腔内换热温度的影 响， 给出更准确 的换热温度计算公式； 通过以相对总温作为换热 温度提升 换热边界条件准确度， 提升热分析综合 计算精度。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115526124 A 2022.12.27 CN 115526124 A 1.一种航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 旋转盘的盘腔包括A腔与B腔， 气体由入 口进入A腔， 再由A腔通过孔进入B腔， 最后通过 出口流出； 其特 征在于， 所述方法包括： 获取所述盘腔预设位置的多个点 位旋流比以及A腔旋流比与B腔旋流比； 基于多个点 位旋流比， 分别计算A腔与B腔的换 热温度； 基于A腔旋流比与B腔旋流比分别计算A腔与B腔的对流换 热系数； 基于A腔与B腔的换 热温度与对流换 热系数， 解出涡轮 盘的实体温度。 2.如权利要求1所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， 所述多个点 位包括第0点、 第1点、 第2点以及第3点； 第一旋流比包括入口进点的第0点旋流比β 0、 入口出 点的第1点旋流比β 1、 A腔进入B腔进口点的第2点旋流比β 2、 A腔进入B腔出口点的第3点旋流 比β 3。 3.如权利要求2所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， A腔与B腔的 换热温度的计算方法包括： 获取第1点处、 第2点处、 第 3点处的气体绝对总温， 并基于第1点处、 第2点处、 第3点处的 气体绝对总温分别计算A腔与B腔的换 热温度。 4.如权利要求2所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， 第1点处、 第 2点处、 第3点处的气体绝对总温获取 方法为： 根据第0点的气体静温以及第1点旋流比β 1， 计算第1点的气体静温、 气体相对总温、 气体 绝对总温； 计算气体对A腔壁面做功的功率， 基于所述功率以及第2点旋流比β 2计算第2点 处的气体 静温、 气体相对总温、 气体绝对总温； 计算气体从A腔进入B腔后经过孔截流损失； 基于孔截流损失以及第3点旋流比β 3计算第 3点处的气体静温、 气体相对总温、 气体绝对总温。 5.如权利要求1所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， 所述对流换 热系数的计算方法为： 根据A腔与B腔的气流参数以及A腔旋流比与B腔旋流比， 分别计算A腔与B腔旋转雷诺 数； 根据A腔与B腔雷诺数分别计算A腔与B腔的努谢尔数； 根据A腔与B腔的努谢尔数分别反 推出A腔与B腔对流换 热系数。 6.如权利要求1所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， 多个点位旋 流比以及A腔旋流比与B腔旋流比通过A腔与B腔的进出 口边界条件开展计算流体力学仿真 获得。 7.如权利要求1所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， 涡轮盘的实 体温度通过有限元计算工具计算获得。 8.如权利要求1所述的航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 其特征在于， 气体对A腔 壁面做功的功率 通过风阻扭矩经验关联式获得。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115526124 A 2一种航空发动机 旋转盘换热温度计算方 法 技术领域 [0001]本申请属于航空发动机热平衡领域， 特别涉及一种航空发动机旋转盘换热温度计 算方法。 背景技术 [0002]在航空发动机领域， 涡轮部位为旋转盘结构， 而涡轮盘 的温度场对发动机 的结构 方案设计强度、 寿命等具有重要意义。 涡轮盘的温度场计算精度主要取决于换热边界的计 算方法。 [0003]目前， 涡轮盘温度场计算的换热温度以绝对总温为主， 通过空气系统计算获得， 流 体经过特定结构时， 引发温度变化的因素如风阻温升等， 大多由通用经验公式计算得到。 再 配合转速、 几何尺 寸等其他相关参数， 即可通过经验公式求得换热系数。 有了换热系数和换 热温度， 就可以通过导热 方程求得涡轮 盘温度场。 [0004]本文介绍了一种基于旋流的旋转盘换热温度计算方法， 考虑了旋转盘腔特殊结构 的流动特性， 修 正了计算涡轮 盘温度场保证 计算精度。 发明内容 [0005]为了解决上述问题， 本申请提供了一种航空发动机旋转盘换热温度计算方法， 旋 转盘的盘腔包括A腔与B腔， 气体由入口进入A腔， 再由A腔通过孔进入B腔， 最后通过出口流 出； 其特征在于， 所述方法包括： [0006]获取所述盘腔预设位置的多个点 位旋流比以及A腔旋流比与B腔旋流比； [0007]基于多个点 位旋流比， 分别计算A腔与B腔的换 热温度； [0008]基于A腔旋流比与B腔旋流比分别计算A腔与B腔的对流换 热系数； [0009]基于A腔与B腔的换 热温度与对流换 热系数， 解出涡轮 盘的实体温度。 [0010]优选的是， 所述多个点位包括第0点、 第1点、 第2点以及第3点； 第一旋流比包括入 口进点的第0点旋流比β0、 入口出点的第1点旋流比β1、 A腔进入B腔进口点的第2点旋流比β2、 A腔进入B腔出口点的第3点旋流比β3。 [0011]优选的是， A腔与B腔的换 热温度的计算方法包括： [0012]获取第1点处、 第 2点处、 第3点处的气体绝对总温， 并基于第1点 处、 第2点 处、 第3点 处的气体绝对总温分别计算A腔与B腔的换 热温度。 [0013]优选的是， 第1点处、 第2点处、 第3点处的气体绝对总温获取 方法为： [0014]根据第0点的气体静温以及第1点旋流比β1， 计算第1点的气体静温、 气体相对总 温、 气体绝对总温； [0015]计算气体对A腔壁面做功的功率， 基于所述功率以及第2点旋流比β2计算第2点处 的气体静温、 气体相对总温、 气体绝对总温； [0016]计算气体从A腔进入B腔后经过孔截流损 失； 基于孔截流损失以及第3点旋流比β3 计算第3点处的气体静温、 气体相对总温、 气体绝对总温。说　明　书 1/4 页 3 CN 115526124 A 3