(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 202111621899.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 杭州汽轮 机股份有限公司 地址 310000 浙江省杭州市下城区石桥路 357号 (72)发明人 丁骏　隋永枫　蓝吉兵　张宏伟　 冯俊玮　邵文洋　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 代理人 毕翔宇 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06N 3/08(2006.01)G06T 17/00(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种燃气轮机多级轴流压气机的设计方法 及装置 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书21页 附图8页 CN 114239185 A 2022.03.25 CN 114239185 A 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、 反权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114239185 A 2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；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114239185 A 3