[發(fā)明專利]用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等熱力機(jī)械系統(tǒng)建模仿真分析的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710155367.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN106777842A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 緱林峰;崔凱;史東燁;王璐璐;黃雪茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等熱力機(jī)械系統(tǒng)建模仿真分析的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、首先給出仿真系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，依據(jù)此總體設(shè)計(jì)要求，再結(jié)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)自身模型復(fù)雜、計(jì)算繁瑣的特點(diǎn)，將該仿真系統(tǒng)的架構(gòu)分為四層；用戶操作層、發(fā)動(dòng)機(jī)組件層、基礎(chǔ)算法層、信號(hào)傳遞及輸入/輸出層；各層之間相對(duì)獨(dú)立，便于設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同仿真目標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性的修改、優(yōu)化或者擴(kuò)展；

步驟二、根據(jù)不同層次、模塊的功能特點(diǎn)設(shè)計(jì)其MATLAB/Simulink實(shí)現(xiàn)方法；首先建立基礎(chǔ)算法層，該基礎(chǔ)算法層包含氣體變比熱計(jì)算模塊和插值模塊，這些模塊算法相對(duì)簡(jiǎn)單，功能相對(duì)單一，故編寫為C語言函數(shù)，以供發(fā)動(dòng)機(jī)組件調(diào)用；MATLAB，是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，包括MATLAB和Simulink兩大部分；Simulink，MATLAB的重要組成部分；C語言，編程語言；

步驟三、建立發(fā)動(dòng)機(jī)組件層，該組件層包含所有發(fā)動(dòng)機(jī)這些渦輪機(jī)械系統(tǒng)的常用模塊及對(duì)應(yīng)的迭代解算器模塊；使用S函數(shù)并結(jié)合Simulink模塊編寫發(fā)動(dòng)機(jī)組件各部件模塊均采用S函數(shù)模塊編寫；其算法是在傳統(tǒng)部件法基礎(chǔ)上，引入可視化理念，并進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化后的高精度實(shí)時(shí)算法；而迭代解算器模塊采用Simulink通用模塊編制，以提高該解算器的通用性和維護(hù)性；S函數(shù)，是系統(tǒng)函數(shù)的簡(jiǎn)稱，是指采用非圖形化的方式描述的一個(gè)功能塊；

步驟四、建立分段線性化模塊，該模線性化塊針對(duì)已經(jīng)建立好的發(fā)動(dòng)機(jī)非線性模型進(jìn)行線性化來獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的分段線性化模型，便于后期的機(jī)載模型及控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)；

步驟五、建立用戶操作層，該用戶操作層為仿真系統(tǒng)的頂層，是與用戶交互的界面，設(shè)計(jì)人員根據(jù)仿真目標(biāo)給定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)飛行參數(shù)及燃油計(jì)劃指令，這些輸入?yún)?shù)作為發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算子系統(tǒng)的輸入；設(shè)計(jì)人員通過發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算子系統(tǒng)屬性窗口設(shè)置模型運(yùn)行時(shí)需要的任何仿真參數(shù)，如部件特性參數(shù)，解算器配置參數(shù)，這樣用戶就不必到子系統(tǒng)內(nèi)部修改對(duì)象、模塊屬性參數(shù)，進(jìn)而提高模型改寫仿真效率；

步驟六、基于上述已經(jīng)設(shè)計(jì)好的各層模塊，搭建設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，并對(duì)動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)分段線性化模型；最終對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在全工況范圍內(nèi)的各工作點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真，并對(duì)不同工況進(jìn)行小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)仿真，以對(duì)該系統(tǒng)的性能指標(biāo)和可靠性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。