(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 202211062419.0 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 郑标颉　邵润珠　滕金芳　邓贺方　 朱铭敏　羌晓青　 (74)专利代理 机构 上海交达专利事务所 31201 专利代理师 王毓理　王锡麟 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方 法 (57)摘要 一种轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实 现方法， 根据篦齿封严腔内的流动特征， 将篦齿 封严腔内部划分为流动控制区和速度场匹配区； 然后结合实际工程约束， 设计出篦齿封严腔静止 上端壁的优化几何； 最后通过CFD数值模拟计算 对优化几何进行流动分析， 并对其对于静子叶片 的性能影 响进行评价。 本发明通过分析篦齿封严 腔内的流动特征， 对封严腔内部进行分区， 并对 各区流动性进行针对性设计， 得到优化几何结 构， 从而实现 降低静子叶片的总压损失， 同时提 高其增压能力的目标。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115374566 A 2022.11.22 CN 115374566 A 1.一种轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 其特征在于， 根据篦齿封严腔内 的流动特征， 将篦齿封严腔 内部划分为流动控制区和速度场匹配区； 然后结合实际工程约 束， 设计出篦齿封严腔静止上端壁的优化几何； 最后通过CFD数值模拟 计算对优化几何进 行 流动分析， 并对其对于静子叶片的性能影响进行评价。 2.根据权利要求1所述的轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 其特征是， 所述 的流动控制区， 具体位于近进口处、 篦齿 前和篦齿间， 用于流动阻滞， 减小泄漏损失， 该流动 控制区的截面形状满足： 位于近进口处和篦齿间为一条直线， 篦齿 前为两条圆弧线， 篦齿间 为一条直线。 3.根据权利要求1所述的轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 其特征是， 所述 的速度场匹配区， 具体位于封严腔的篦齿后和近出 口处， 用于控制 离开封严腔的流动与主 流流动的速度场相匹配以减小掺混损失， 该速度场匹配区的截面形状满足： 篦齿后为两条 直线， 近出口处为 一条圆弧线； 所述的速度场包括径向速度、 周向速度与轴向速度。 4.根据权利要求1所述的轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 其特征是， 所述 的实际工程约束是指实际加工中， 因轴流压气机安全工作和制造装配需求而考虑的约束。 5.根据权利要求1所述的轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 其特征是， 所述 的CFD数值模拟计算是指： 采用数值模拟方法求解雷诺平均Navier ‑Stokes方程： 其中： 为守恒型参数向量， 和 分别是无粘矢通量和粘性矢通 量， qi为热源项， τi j为应力， δi j为克罗内克符号， Q为源项， 代表外作用力， Wf代表这些外作用力所做的功， 6.根据权利要求1所述的轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 其特征是， 所述 的性能是指静子叶片的总压损失系数ω与压力系数Cp， 分别为 和 其 中： p*为总压， p为静压， 下 标in和out分别为进口和出口。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115374566 A 2轴流压气机篦 齿封严腔优化流动性实现方 法 技术领域 [0001]本发明涉及的是一种叶轮机械领域的技术， 具体是一种轴流压气机篦齿封严腔优 化流动性实现方法。 背景技术 [0002]轴流压气机是航空发动机和地面燃气轮机的重要组成部分之一， 其带内环的静子 叶片叶根内环处带有耐磨涂层， 其与转子轮盘上加工的篦齿共同形成了篦齿封严腔， 两者 之间存在径向间隙， 以防止转静子在工作时的刮磨 。 现有篦齿封严腔的几何形状较为单一， 且设计方法一般是针对某几个特定的几何参数进 行设计与分析， 但是封严腔壁面线的几何 自由度较高， 现有设计方法具有局限性， 目前缺 乏较为有效的轴流压气机篦齿封严腔的优 化几何实现方法。 发明内容 [0003]本发明针对现有篦齿封严腔的几何形状较为单一， 设计方法局限性较高的问题， 提出了一种轴流压气 机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 通过分析篦齿封严腔内的流动特 征， 对封严腔内部进行分区， 并对各区流动性进行针对性设计， 得到优化几何结构， 从而实 现降低静子叶片的总压损失， 同时提高其增压能力的目标。 [0004]本发明是通过以下技 术方案实现的： [0005]本发明涉及 一种轴流压气机篦齿封严腔优化流动性实现方法， 根据篦齿封严腔内 的流动特征， 将篦齿封严腔 内部划分为流动控制区和速度场匹配区； 然后结合实际工程约 束， 设计出篦齿封严腔静止上端壁的优化几何； 最后通过CFD数值模拟 计算对优化几何进 行 流动分析， 并对其对于静子叶片的性能影响进行评价。 [0006]所述的流动控制区， 具体位于近进口处、 篦齿前和篦齿间， 用于流动阻滞， 减小泄 漏损失， 该流动控制区的截面形状满足： 位于近进口处和篦齿间为一条直线， 篦齿 前为两条 圆弧线， 篦齿间为 一条直线。 [0007]所述的速度场匹配区， 具体位于封严腔的篦齿后和近出口处， 用于控制离开封严 腔的流动与主流流动的速度场相匹配以减小掺混损失， 该速度场匹配区的截面形状满足： 篦齿后为两条直线， 近出口处为 一条圆弧线。 [0008]所述的速度场包括径向速度、 周向速度与轴向速度。 [0009]所述的实际工程约 束是指实际加工中， 因轴流压气机安全工作和制造装配需求而 考虑的约束。 [0010]所述的CFD数值模拟计算是指： 采用数值模拟方法求解雷诺平均Navier ‑Stokes方 程： 其中： 为守恒型参数向量， 和 分别是无粘矢通量和说　明　书 1/4 页 3 CN 115374566 A 3