本发明涉及航空动力学，具体涉及一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法。
背景技术：
1、弯扭叶片因兼顾高负荷和高效率的优势，而成为先进航空发动机设计和研发的主要方向之一。三维弯扭设计加之超机动性能，使其在亚音速与超音速气流的混合与转换流动中，表现出更为复杂的激励形式，制约着航空发动机性能的提高与服役安全。
2、叶片在运行过程中产生的气体流动会形成尾流，这是由于气流通过叶片通道时产生的速度和压力差所引起的现象。然而，尾流的存在会对下游的叶片或其他部件产生扰动作用，导致气动性能下降、流动不稳定以及振动等问题。这种由叶片产生的流动扰动被称为压气机叶片的尾流非定常激扰。为了减小叶片尾流激扰，相关研究提出了一系列方法和技术。最常见的方法是优化叶片的几何形状和叶片间距，通过调整叶片的曲率和扭转角度等参数，可以减小尾流的强度和不均匀性。然而，由于压气机高压比和高效率的设计要求严格限制了叶片气动造型设计，使得尾流扰动控制难以达到理想目标。此外，尾流捕捉器、扰动发生器和涡发生器等装置被设计用于在叶片通道出口处干预尾流的形态和运动特性。其中尾流捕捉器可以引导、转向或分散尾流，以减小对下游叶片的扰动影响。扰动发生器则通过额外的湍流能量或涡结构来改善尾流特征。涡发生器则用于增强尾流与主流的混合，促进尾流的快速扩散和消散。但是这种强大或复杂的装置可能会增加对压气机的负荷，降低压气机的效率。
技术实现思路
1、本发明要解决的问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，以解决尾流扰动的控制难以达到理想目标，并且会增加压气机的负荷，降低压气机的效率的问题。
2、为了实现本发明的上述目的，本发明提供一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，该方法包括以下步骤：
3、步骤1在考虑压气机结构特征和边界条件的基础上开展三维流场中的cfd建模，并通过对三维流场进行仿真求解，获得压气机中原始静子叶片在不同叶高位置处的尾迹速度νn；所述边界条件包括入口条件、出口条件、叶片表面条件以及周围环境条件。
4、步骤2选取若干种不同的鸟类羽翼形状开展流场分析，通过其尾流的分布情况选择尾迹速度亏损最小的形状作为锯齿结构的形状，并将该形状的锯齿结构应用于压气机静子叶片尾缘处；
5、步骤3根据锯齿结构的几何参数，采用单变量分析的方法设置多组应用所选择的锯齿结构的压气机静子叶片尾缘处的均匀锯齿排布方案，分析排布方案对压气机静子叶片尾流的影响，选出不同叶高位置处气动性最佳的锯齿结构及锯齿结构的几何参数；所述几何参数包括锯齿高度、锯齿宽度和叶片弦长。
6、所述采用单变量分析的方法设置多组应用所选择的锯齿结构的压气机静子叶片尾缘处的均匀锯齿排布方案包括：
7、a.锯齿高度和锯齿宽度等比例放大；
8、b.保持锯齿宽度为常值，改变锯齿高度；
9、c.保持锯齿高度为常值，改变锯齿宽度。
10、步骤4基于原始静子叶片在各叶高位置处的尾迹速度νn及所选取的不同叶高位置处气动性最佳的锯齿结构及锯齿结构的几何参数，分析尾迹速度vn与锯齿结构的几何参数的关联机制，构建静子叶片尾缘非均匀锯齿参数的设计准则；
11、所述静子叶片尾缘非均匀锯齿参数的设计准则为：
12、
13、hn＝αln (2)
14、λn＝βln (3)
15、式中，ln为不同叶高位置处的锯齿参数；ai，b为拟合系数，与静子叶片尾迹速度分布有关；α，β分别为齿高系数与齿宽系数,与锯齿形状有关；m为叶片形状系数,与叶片尾缘的几何弯扭程度有关，当m＝1时，静子叶片为直叶片，当m＝2时，静子叶片为弯扭叶片，当m>2时，随着m值的增大，静子叶片的弯扭程度逐渐增加；n为沿叶高方向的截面数；vn为不同叶高位置处的尾迹速度；hn，λn分别为不同叶高位置处的锯齿高度与锯齿宽度。
16、步骤5根据静子叶片尾缘非均匀锯齿参数的设计准则，对压气机静子叶片各叶高位置尾缘处进行锯齿排布，获得压气机非均匀锯齿静子叶片，通过拉丁超立方试验方法迭代计算获得压比、效率和流量均最大的非均匀锯齿静子叶片，以实现压气机静子叶片减振降噪优化设计。
17、所述拉丁超立方试验方法基于不同叶高位置处的尾迹速度vn和锯齿参数，以拓展压气机的工作裕度为目标，考虑叶栅压比和气动效率，获得压比、效率和流量均最大的非均匀锯齿静子叶片。
18、本发明采用的技术方案与现有技术相比，具有以下的技术效果：
19、本发明提供一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，该方法构建了叶片尾迹速度与锯齿结构的几何参数的关联函数和准则，实现了对非均匀锯齿参数的设计与优化；通过在叶片尾缘引入不同大小的锯齿结构，促进了尾迹与主流的混合，从而加速尾迹的扩散和消散，降低尾流对下游叶片的激扰，同时，非均匀锯齿叶片的应用还能有效提高压气机的效率和稳定工作范围，并实现叶片的轻量化。
1.一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，其特征在于，所述步骤3中几何参数包括锯齿高度、锯齿宽度和叶片弦长。
3.根据权利要求1所述的一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，其特征在于，所述步骤4中静子叶片尾缘非均匀锯齿参数的设计准则为：
4.根据权利要求1所述的一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，其特征在于，所述步骤3中采用单变量分析的方法设置多组应用所选择的锯齿结构的压气机静子叶片尾缘处的均匀锯齿排布方案包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，其特征在于，步骤5中所述拉丁超立方试验方法基于不同叶高位置处的尾迹速度vn和锯齿参数，以拓展压气机的工作裕度为目标，考虑叶栅压比和气动效率，获得压比、效率和流量均最大的非均匀锯齿静子叶片。
6.根据权利要求1所述的一种基于非均匀锯齿的压气机叶片尾流激扰控制方法，其特征在于，所述步骤1中的边界条件包括入口条件、出口条件、叶片表面条件以及周围环境条件。