西北工业大学王丁喜获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利进气畸变下近似时域谐波平衡法的叶片颤振评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120257755B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510755148.4,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权进气畸变下近似时域谐波平衡法的叶片颤振评估方法是由王丁喜;朱豫泽;杨小贺;张宇轩;寇卓;张鹏;张森;曹东明;黄秀全设计研发完成,并于2025-06-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本进气畸变下近似时域谐波平衡法的叶片颤振评估方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种进气畸变下近似时域谐波平衡法的叶片颤振评估方法,包括计算航空发动机叶片的振动模态,并分别指定叶片振动规律以及进气畸变边界条件,从而确定解析叶片振动和进气畸变引起的非定常流流场基频及谐波;然后,基于近似时域非线性谐波方法求解叶片振动和进气畸变的耦合流场,然后计算一个振动周期内的积累功,并根据积累功的正负评估航空发动机叶片的颤振稳定性。本发明方法能够支持同时评估多参数、任意形式的进气畸变对航空发动机叶片颤振稳定性的影响;评估结果基于单通道的数值计算,显著降低了计算耗时和计算资源需求,对航空发动机转静子叶片的防颤设计有着重要意义。
本发明授权进气畸变下近似时域谐波平衡法的叶片颤振评估方法在权利要求书中公布了:1.一种进气畸变下近似时域谐波平衡法的叶片颤振评估方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一、对叶片进行结构化网格划分,并通过模态分析,计算得到叶片的至少三阶振动模态对应的模态振型Φ和固有角频率; 步骤二、确定叶片表面和叶片通道的流体域网格,从而进行叶片通道流场的定常计算,获得叶片不同转速下,叶片通道的流量与压比、流量与效率的特性线,确定颤振计算工况; 然后,在颤振计算工况的条件下,将模态振型Φ从叶片的结构化网格插值到叶片表面的流体域网格上,让叶片表面的流体域网格按照模态振型Φ和固有角频率振动;从而,确定了由叶片振动引起的非定常流谐波信息; 其中,非定常流谐波信息包括非定常流基频及叶间相位角; 步骤三、在叶片通道内选取多个叶高,确定每个叶高处的进口总压、进口总温以及进口气流角在不同叶片通道内的周向分布,并基于周向分布进行空间傅里叶变换,获得进口总压、进口总温以及进口气流角在每个叶高处的周向平均值和至少五阶周向空间谐波的傅里叶系数; 使用傅里叶系数重构不同叶片通道内的每个叶高处的进口总压、进口总温、进口气流角边界条件,进而确定进口总压、进口总温及进口气流角的周向分布畸变引起的非定常流谐波信息; 步骤四、分别在叶片振动和进气畸变引起的非定常流基频对应的周期内,均匀选取多个时刻点,并基于叶片振动和进气畸变引起的非定常流谐波信息构造对应基频的近似傅里叶逆变换矩阵及导数阵,用于将求解非定常流的流动控制方程中的物理时间导数项转化为源项,从而,通过伪时间迭代求解得到选取的多个时刻点流场变量; 步骤五、基于多个时刻点流场变量,通过近似傅里叶变换矩阵得到叶片表面的流体域网格点的流场变量近似傅里叶系数; 基于流场变量近似傅里叶系数重构叶片表面的流体域网格点的压力p,并由模态振型Φ和固有角频率得到的振动速度,积分获得叶片在一个振动周期内的积累功Wsum; 此时,即通过积累功Wsum的正负对叶片的颤振稳定性进行判断,若积累功Wsum大于零,则叶片存在发生颤振的风险;若积累功Wsum小于零,则叶片不存在发生颤振的风险。
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