一种总压畸变模拟板的分环拟合方法

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种总压畸变模拟板的分环拟合方法。

背景技术：

1、进气畸变是航空发动机重要的降稳因子，在飞机实际飞行的过程中，进气畸变是无法避免的，发动机几乎所有情况都是在非均匀进气条件下工作的。它对航空发动机工作的影响主要表现为发动机稳定裕度的降低，进而影响发动机的气动稳定性。现代发动机的飞行环境愈发恶劣，飞机的飞行速度、高度和机动性都在不断增加，大迎角过失速机动动作的不断采用，使发动机在使用过程中暴露出来的进气畸变对气动稳定性影响的问题愈发突出。目前已有的理论研究和试验结果以及在实践中发生的事故案例均证明发动机发生气动失稳会带来严重的不利影响，例如降低发动机的性能指标、破坏发动机的结构、引起发动机的熄火及停车等，这些危害严重威胁到飞机的安全可靠飞行。

2、在获取航空发动机适航许可证时，发动机的气动稳定性是必须完成的一项考核内容。当前进行进气总压畸变试验的常规流程是，首先设计并加工出进气总压畸变模拟装置，该装置的作用是在发动机进口截面产生期望的压力畸变，再将该装置与安装到发动机上游指定位置，进而在地面台或者高空台上开展畸变试验，通过探针来测量发动机进口截面的压力畸变。若测算的进气畸变与实验工况存在差距，则取下畸变发生器重新加工，并重复上述步骤继续试验，最终当畸变流场与目标工况一致时实验结束。目前已经发展了多种形式的总压畸变模拟装置，如畸变网、插板扰流器、模拟板等。针对不同发动机特点以及试验内容的不同，需要选择合适的模拟装置，来进行总压畸变验。模拟板凭借着其结构简单、模拟精度较高等优点受到了广泛的使用。气流通过模拟板产生总压畸变的原理是利用孔板对气流的堵塞作用，使气流流过孔板时形成低压区，产生所需的稳态畸变流场，利用模拟板边缘的形状形成紊流。现阶段模拟板的主流设计方法为：先对目标图谱进行高、低压区域划分，然后将低压区的形状作为模拟板轮廓依据对模拟板进行几何建模。然后开展数值计算，得到总压恢复系数、低压区角度、畸变强度等相关参数，将各模拟板结果与目标图谱进行对比，选取与目标图谱数据接近的方案，再通过开孔等局部调整，在多次使模拟板畸变参数更接近目标图谱达到技术要求。在此过程中，模拟板的设计和调试全凭经验，缺乏分析方法，且耗时耗力。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种总压畸变模拟板的分环拟合方法。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种总压畸变模拟板的分环拟合方法，包括以下步骤：

4、步骤1），对目标总压畸变图谱通过等环面方式进行划分，确定模拟板每一环面上的畸变区的畸变位置、周向范围和畸变强度；

5、步骤2），获得模拟板各环遮挡区周向范围与低压区周向范围的关系，确定每一环遮挡区的周向尺寸、方位和畸变强度；

6、步骤3），对模拟板进行试验，获得模拟板每一环遮挡区开孔率与畸变强度的关系；

7、步骤3.1），对模拟板每一环按照预设的孔径阈值进行均匀开孔，使得每一环遮挡区开孔率为预设的最小开孔率阈值；

8、步骤3.2），对模拟板每一环进行测试，获得模拟板每一环的畸变强度；

9、步骤3.3），对模拟板每一环按照预设的孔径阈值增加开孔，使得每一环遮挡区开孔率增加预设的百分比阈值；

10、步骤3.4），对模拟板每一环进行测试，获得模拟板每一环的畸变强度；

11、步骤3.5），重复执行步骤3.3）至步骤3.4），直至每一环遮挡区开孔率大于等于预设的最大开孔率阈值；

12、步骤3.6），对模拟板每一环的遮挡区开孔率与畸变强度进行拟合，得到模拟板每一环遮挡区开孔率与畸变强度的关系；

13、步骤4），对于模拟板的每一环，根据其确定的畸变强度并依照其遮挡区开孔率与畸变强度的关系，确定其遮挡区的开孔率后按照预设的孔径阈值进行均匀开孔；

14、步骤5），将各环面的遮挡区用包络线围成一个整体；

15、步骤6），将模拟板置于目标工况下的流场中进行数值仿真，得到aip截面的畸变图谱；

16、步骤7），将得到的畸变图谱和与目标图谱对比：

17、步骤7.1），若畸变图谱存在某一环面上畸变区的畸变强度大于目标图谱对应环面的畸变强度且两者差值的绝对值大于预设的强度阈值，则根据预设步长阈值增大该环面上各个开孔的直径；

18、步骤7.2），若畸变图谱存在某一环面上畸变区的畸变强度小于目标图谱对应环面的畸变强度且两者差值的绝对值大于预设的强度阈值，则根据预设步长阈值减小该环面上各个开孔的直径；

19、步骤7.3），跳转执行步骤6），直至畸变图谱上每一环面上的畸变区的畸变强度和目标图谱对应环面的畸变强度之间的差值小于预设强度阈值。

20、作为本发明一种总压畸变模拟板的设计方法进一步的优化方案，进行划分的环面数大于等于5且小于等于8。

21、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

22、本发明通过分环的方式拟合模拟板，可以快速得获得满足要求的总压畸变模拟板设计，大幅度地减少设计迭代次数。

技术特征：

1.一种总压畸变模拟板的分环拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的总压畸变模拟板的分环拟合方法，其特征在于，进行划分的环面数大于等于5且小于等于8。

技术总结
本发明公开了一种总压畸变模拟板的分环拟合方法。通过对目标图谱的分环处理确定模拟板每一环面上的畸变区的畸变位置、周向范围和畸变强度；然后根据模拟板各环遮挡区周向范围与低压区周向范围的关系，确定每一环遮挡区的周向尺寸、方位和畸变强度；对模拟板进行试验，根据模拟板各环面遮挡区开孔率与畸变强度的关系确定每一环的开孔率并均匀开孔；最终将各环面的模拟板用包络线围城一个整体并进行数值模拟，对生成的总压畸变图谱进行校验，修正总压畸变谱图，最终获得满足条件的总压畸变图谱。本发明可以快速得获得满足要求的总压畸变模拟板设计，大幅度地减少设计迭代次数。

技术研发人员：郑鸿驰,王英锋
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5