[發(fā)明專利]一種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改型熱吹雪裝置設(shè)備的建模仿真方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010096581.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111339644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷艷;黃之杰;耿夫利;王淑玲;畢泗昌;王懷超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍勤務(wù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/28;G06F30/17
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 何君

1.一種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改型熱吹雪裝置設(shè)備的建模仿真方法，其特征在于，模型設(shè)計(jì)方案如下：

步驟1、建立函數(shù)模型；

步驟2、建立接口模型：用于組件間的信息傳遞，主要包含氣動(dòng)和機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟3、建立各部件模型：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的氣動(dòng)熱力學(xué)關(guān)系建立各個(gè)部件的氣動(dòng)熱力學(xué)方程；

步驟4、模型標(biāo)定與修正：由發(fā)動(dòng)機(jī)工作遵循的氣動(dòng)熱力學(xué)方程和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)平衡關(guān)系將各個(gè)部件串聯(lián)起來(lái)，形成共同方程組；

步驟5、模型仿真：對(duì)非線性方程組求解得到發(fā)動(dòng)機(jī)所有參數(shù)，模擬真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改型熱吹雪裝置設(shè)備的建模仿真方法，其特征在于，步驟1具體為：

A、焓-溫度函數(shù)：流體中溫度與焓的換算關(guān)系是空氣動(dòng)力學(xué)能量守恒方程的基礎(chǔ)；

B、臨界總溫函數(shù)：是指與某狀態(tài)下氣體靜溫度對(duì)應(yīng)的總溫度函數(shù)關(guān)系；

C、等熵過(guò)程求壓力函數(shù)：在氣體等熵過(guò)程的起始溫度和壓力以及終了溫度已知的情況下求終了壓力；

D、等熵過(guò)程求熵函數(shù)：計(jì)算出熵函數(shù)，再結(jié)合焓-溫度函數(shù)的反向調(diào)用，聯(lián)合求解等熵過(guò)程中的終了溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改型熱吹雪裝置設(shè)備的建模仿真方法，其特征在于，步驟3為：

根據(jù)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的組成和工作原理建立渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)仿真模型，包括大氣條件模型、進(jìn)氣道模型、壓氣機(jī)模型、燃燒室模型、渦輪模型、彎曲排氣通道模型及尾噴管模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3述的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改型熱吹雪裝置設(shè)備的建模仿真方法，其特征在于：

大氣條件模型用于設(shè)定模型的工作環(huán)境，包括引氣的狀態(tài)模型、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境模型；

進(jìn)氣道模型的作用是將外界空氣吸入吹雪裝置內(nèi)，只需考慮總壓恢復(fù)系數(shù)；

壓氣機(jī)模型：高低壓壓氣機(jī)采用相同的計(jì)算方法進(jìn)行氣動(dòng)熱力計(jì)算；

燃燒室模型：燃燒室進(jìn)出口的氣動(dòng)參數(shù)遵循質(zhì)量守恒、能量守恒方程；

渦輪模型：高低壓渦輪采用相同的計(jì)算方法進(jìn)行氣動(dòng)熱力計(jì)算；

彎曲排氣通道模型：彎曲排氣通道部件不單獨(dú)進(jìn)行流場(chǎng)歧變計(jì)算，最終會(huì)以尾噴管速度損失系數(shù)的方式計(jì)算獲得；

尾噴管模型：吹雪裝置僅采用收縮噴管，收縮噴管的工作狀態(tài)不僅取決于部件上游參數(shù)，也受到部件下游即噴管外環(huán)境的影響。

5.根據(jù)權(quán)利要求4述的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)改型熱吹雪裝置設(shè)備的建模仿真方法，其特征在于，在進(jìn)氣道模型中：

總壓恢復(fù)系數(shù)的主要來(lái)源是進(jìn)氣濾網(wǎng)，因此總壓損失遵循多層絲網(wǎng)空氣過(guò)濾器阻力特性，如下公式：

其中

d是鋼絲直徑，δ是絲網(wǎng)間距，l是折合網(wǎng)孔尺寸；

在進(jìn)氣濾網(wǎng)參數(shù)確定的情況下，進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)僅是速度V的函數(shù)，因此更符合工程實(shí)際的算法是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定總壓恢復(fù)系數(shù)與速度的函數(shù)，即

σ_i＝f(V)

這里，進(jìn)氣道氣流速度V是一個(gè)未知數(shù)，不能通過(guò)進(jìn)氣道部件內(nèi)的模型獲得，需要與其他部件聯(lián)合形成共同工作方程后聯(lián)合求解。

若將σ_i當(dāng)作已知量，則進(jìn)氣道出口總溫總壓為：

T₂＝T₀

P₂＝σ_iP₀。