(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 202211133684.3 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 刘玉英　唐维璐　刘广海　张权　 何志杰　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) F23R 3/28(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种中心 锥设计方法、 中心 锥及航空发动机 (57)摘要 本发明提供一种中心锥设计方法， 包括： 根 据给定的初始参数确定中心锥设计型面起始高 度特征点； 以中心锥初始型面作为第一模型， 以 中心锥初始型面叠加径向稳定器作为第二模型， 分别计算第一模型和第二模型下堵塞段流道面 积随着流向距离的变化规律的第一规律曲线和 第二规律曲线； 将第二规律曲线沿其极值点朝向 第一规律曲线竖直平移得到第三规律曲线； 根据 第三规律曲线确定中心锥设计型面堵塞段特征 点以及中心锥设计型面长度特征点； 以及根据起 始高度特征点、 堵塞 段特征点以及长度特征点拟 合中心锥设计型面。 本发明以等压力梯度初始型 面为基础， 优化得到更低总压损失， 更小流动分 离的中心锥设计型面， 本发明还提供中心锥及具 有该中心 锥的航空发动机 。 权利要求书2页 说明书9页 附图7页 CN 115422681 A 2022.12.02 CN 115422681 A 1.一种中心 锥设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 根据给定的初始参数确定中心 锥设计型面 起始高度特 征点； 以中心锥初始型面作为第一模型， 以中心锥初始型面叠加径向稳定器作为第二模型， 分别计算第一模型和第二模型下堵塞段流道面积随着流向距离的变化规律的第一规律曲 线和第二 规律曲线； 将所述第二 规律曲线沿其极值 点朝向所述第一 规律曲线竖直平 移得到第三 规律曲线； 根据所述第三规律曲线确定中心锥设计型面堵塞段特征点以及中心锥设计型面长度 特征点； 以及根据 所述起始高度 特征点、 所述堵塞段特征点以及所述长度 特征点拟合中心锥设 计型面。 2.根据权利要求1所述的中心 锥设计方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 计算第一 规律曲线和第二 规律曲线在所述极值 点的横坐标处的纵坐标差值g； 以及在将所述第二规律曲线沿其极值点朝向所述第一规律曲线竖直平移得到所述第 三规律曲线时， 使所述竖直平 移距离Δy小于所述纵坐标差值g。 3.根据权利要求1或2所述的中心 锥设计方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 计算所述第 三规律曲线的末端点横坐标处 的径向稳定器宽度w以及中心锥半径R， 结合 径向稳定器个数n计算n ·w是否小于2πR， 进而验证各径向稳定器彼此独立， 无结构上的重 合。 4.根据权利要求3所述的中心锥设计方法， 其特征在于， 确定所述堵塞段特征点的步骤 包括： 根据所述第三规律 曲线求出中心锥设计型面堵塞段处一系列特征点， 所述系列特征 点等距地对应流向位置， 且分别标识出对应流向位置处的中心 锥半径。 5.根据权利要求4所述的中心锥设计方法， 其特征在于， 确定所述长度 特征点的步骤包 括： 根据所述堵塞段特征点的最后两点所连成的直线与横轴的交点得到所述设计型面长度 特征点。 6.根据权利要求5所述的中心锥设计方法， 其特征在于， 还包括： 根据给定的初始参数 确定中心锥初始型面的长度LD； 以及验证所述长度特征点的横坐标L是否不大于中心锥初 始型面的长度LD。 7.根据权利要求6所述的中心锥设计方法， 其特征在于， 拟合所述中心锥设计型面的步 骤包括： 根据所述起始高度特征点、 所述堵塞段特征点以及所述长度特征点， 以三次 曲线方 法进行数据拟合， 并验证所述数据拟合的决定系数R的平方 是否不小于 0.99。 8.根据权利要求7 所述的中心 锥设计方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 对所述第一模型、 所述第二模型和第三规律曲线所对应的第三模型分别建模， 并在同 一工况下进行数值模拟； 验证第三模型 下的总压恢复系数 是否大于第二模型； 以及在垂直于周向的方向上建立分析截面， 并验证在所述分析截面上， 第三模型的中 心锥型面出现逆向速度梯度的起始点处对应的纵坐标 是否小于第二模型。 9.根据权利要求8所述的中心锥设计方法， 其特征在于， 还包括根据给定的初始参数确 定中心锥初始型面， 其包括以下步骤： 根据初始参数中的内涵气流进出口高度、 所述起始高度 特征点与当量扩 张角计算中心 锥初始型面的长度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422681 A 2根据初始参数中的进口总压及总压恢复系数计算中心 锥后内涵气流总压； 根据总压下降规律计算得到中心锥初始型面长度范围内以流向位置为自变量的总压 函数； 根据初始参数中的进口马赫数、 出口马赫数和总温计算得到 中心锥初始型面长度 范围 内以流向位置为自变量的速度函数； 基于初始参数中的总温和流量， 以及计算得到的所述速度函数和总压函数计算得到中 心锥初始型面长度范围内以流向位置为自变量的流道面积函数； 以及基于初始参数中的内涵出口面积和计算得到的所述流道面积函数计算得到中心 锥初始型面长度范围内以流向位置为自变量的中心 锥半径函数。 10.根据权利要求9所述的中心 锥设计方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 给定的初始参数包括具有确定数值的第一系列初始参数以及具有可选范围的第二系 列初始参数， 当存在至少一个验证步骤不成立时， 则调整所述第二系列初始参数并重新设 计， 直到所有验证步骤均满足要求。 11.一种中心 锥， 其特征在于， 根据如权利要求1～10所述的中心 锥设计方法设计得到 。 12.一种航空发动机， 其特 征在于， 包括如权利要求1 1所述的中心 锥。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422681 A 3