(19)中华 人民共和国 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 202111528129.6 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 陈玉春　陈敏泽　李孙洋　 (74)专利代理 机构 西安维赛恩专利代理事务所 (普通合伙) 61257 代理人 张瑾 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 考虑叶片安装角的轴流压气机尺寸计算方 法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑 叶片安装角的等内径 轴流压气机尺 寸计算方法， 包括根据所述等内径 轴流压气机的进口级截面参数， 计算得到的进口 级转子叶片的 叶尖切线速度为UTin和进口级转子 叶片的气流轴向速度Uzin组成速度三角形， 根据 所述速度三角形的三角函数关系， 计算得到所述 进口级转子叶片的安装角度ain， 进而得到进口 级转子叶片轴向长度Lgin； 同时， 根据等内径轴流 压气机的特性， 得到出口级转子叶片轴向长度 Lgout， 从而得到等内径轴流压气机的预估总长度 尺寸。 本发 明能够在进行航空发动机总体方案设 计时， 将叶片安装角的影响因素考率在内， 快速 准确的估算出轴流压气机的尺寸。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114329771 A 2022.04.12 CN 114329771 A 1.一种考虑叶片安装角的等内径轴流压气机尺寸计算方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤一、 根据所述等内径轴流压气机的进口级截面参数， 计算得到所述等内径轴流压 气机的进口级转子叶片的外径DTin和进口级转子叶片的弦长CBin； 再根据所述轴流压气机的 第一级压比Pr1与进口级转子叶片叶尖切线速度的拟合关系， 得到进口级转子叶片的叶尖 切线速度为UTin和进口级转子叶片的气流轴向速度UZin； 步骤二、 由所述步骤一得到的所述进口级转子叶片的叶尖切线速度为UTin和进口级转 子叶片的气流轴向速度UZin组成速度三角形， 根据所述速度三角形的三角函数关系， 计算得 到所述进口级转子叶片的安装角度ain， 所述的安装角度ain为在叶片旋转方向上的进口级 转子叶片弦长 CBin与进口级转子叶片轴向长度Lgin的夹角； 步骤三、 根据步骤二所述的三角函数关系， 由步骤一得到的进口级转子叶片的弦长CBin 和步骤二得到的所述进口级转子叶片的安装角度ain， 得到进口级动转子叶片轴向长度 Lain， 由于， 所述的转子叶片轴向长度包括动叶、 静叶以及动叶、 静叶之间的间 隙， 则介入转 子叶片轴向长度因子Lr， 得到所述进口级转子叶片轴向长度Lgin为： Lgin＝Lain×Lr； 即得到进口级转子叶片轴向长度Lgin； 步骤四、 根据等 内径轴流压气机的特性， 可知进口级转子叶片内径DHin与出口级转子叶 片内径DHout相等， 则根据步骤一至步骤三计算得到出口级转子叶片轴向长度Lgout和出口级 转子叶片外径DTout； 步骤五、 根据公式： L＝(Lgin+Lgout)×NZ/2 式中NZ为所述等内径轴流压气机的级数， 得到所述等内径轴 流压气机的预估总长度尺 寸为L。 2.如权利要求1所述的考虑叶片安装角的等内径轴流压气机尺寸计算方法， 其特征在 于， 所述步骤一具体包括以下步骤： 步骤11、 所述的轴流压气机的进口级转子叶片和出口级截面参数包括： 进口级转子叶 片马赫数为Main， 出口级转子叶片马赫数为Maout； 进口级转子叶片流量为Win， 出口级转子叶 片流量为Wout； 进口级转子叶片总温为Tin， 出口级转子叶片总温为Tout； 进口级转子叶片总压 为Pin， 出口级转子叶片总压为Pout； 所述进口级转子叶片油气比为fin， 出口级转子叶片油气 比为fout； 计算得到所述进口级转子叶片环面积为Ain， 出口级转子叶片环面积为Aout； 步骤12、 根据步骤11得到的进口级转子叶片环面积Ain和出口级转子叶片环面积Aout， 以 及已知的轴流压气机的进口级轮毂比HTRin， 计算得到所述进口级转子叶片外径DTin， 以及所 述进口级转子叶片内径DHin； 进而得到所述进口级转子叶片的叶高HBin、 进口级转子叶片的 中径DMin； 最终， 根据进口级转子叶片展弦比ARin， 得到进口级转子叶片的弦长 CBin； 步骤13、 根据所述轴流压气机的第一级压比Pr1与进口级转子叶片叶尖切线速度UTin的 拟合关系， 得出所述进口级转子叶片的叶尖切线速度为UTin； 再根据所述的轴流压气 机的进 口级转子叶片截面 参数， 计算得到进口级转子叶片的气流轴向速度UZin。 3.如权利要求2所述的考虑叶片安装角的等内径轴流压气机尺寸计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤1 1具体为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114329771 A 2根据流量连续方程式： 式中， 其中k为绝热指数， R为气体常 数， 速度因数 λ取值为0～1， 从而计 算得到所述轴流压气机的进口级转子叶片环面积为Ain和 出口级转子叶片环面积为Aout。 4.如权利要求2所述的考虑叶片安装角的等内径轴流压气机尺寸计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤12具体为： 步骤121、 根据所述轴流压气机进口级环面积Ain和轴流压气机进口级的轮 毂比HTRin， 由 几何方程式： 计算出所述进口级转子叶片的外径DTin； 步骤122、 根据公式： HTRin＝DHin/DTin 得到所述轴流压气机进口级转子叶片内径DHin； 步骤123、 根据所述轴流压气机转子叶片的进口级转子叶片外径DTin和进口级转子叶片 内径DHin， 带入公式： HBin＝(DTin‑DHin)/2 DMin＝(DTin+DHin)/2 计算得到所述进口级转子叶片的叶高HBin、 进口级转子叶片的中径DMin； 步骤124、 根据得到的所述进口级转子叶片叶高HBin和进口级转子叶片展弦比ARin， 通过 公式： CBin＝HBin/ARin 计算出轴流压气机的进口级转子叶片的弦长 CBin。 5.如权利要求2所述的考虑叶片安装角的等内径轴流压气机尺寸计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤13具体为： 步骤131、 所述的轴流压气机的进口级转子叶片的叶尖切线速度为UTin， 计算公式如下： UTin＝(‑398.46+682.61 ×Pr1‑100.38×Pr12)×(Tin/288.15)0.5； 式中， Tin为所述的进口级转子叶片总温， Pr1为所述轴流压气机的第一级压比； 步骤132、 由公式： UZin＝Main×Cs 式中： Cs为音速， Main是进口级转子叶片的马赫数， 得到所述的进口级转子叶片的气流 轴向速度UZin。 6.如权利要求1所述的考虑叶片安装角的等内径轴流压气机尺寸计算方法， 其特征在 于， 所述的步骤二中所述进口级转子叶片的安装角度ain的计算公式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114329771 A 3