[發(fā)明專利]一種基于升轉(zhuǎn)速率的燃?xì)廨啓C(jī)起動過程仿真方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210431061.8
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114781088A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周磊;聶海剛;王柏賀;韓曉光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)沈陽發(fā)動機(jī)研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/06;G06F119/14
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為一種基于升轉(zhuǎn)速率的燃?xì)廨啓C(jī)起動過程仿真方法，先設(shè)定準(zhǔn)定常假設(shè)下的燃?xì)廨啓C(jī)功率平衡方程、流量平衡方程、出口壓力平衡方程并建立仿真模型，通過給定初始升轉(zhuǎn)速率和試驗(yàn)步長來進(jìn)行起動時(shí)間的計(jì)算，在起動時(shí)間滿足要求后將升轉(zhuǎn)速率輸入至起動仿真模型內(nèi)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)過程的類穩(wěn)態(tài)計(jì)算，每個(gè)動態(tài)點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的迭代計(jì)算，可以給定任意起始點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算精度高、速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種基于升轉(zhuǎn)速率的燃?xì)廨啓C(jī)起動過程仿真方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)起動過程愈加完善，且批產(chǎn)發(fā)動機(jī)的起動形式多為閉環(huán)起動方式(即給定升轉(zhuǎn)速率進(jìn)行起動仿真)，而現(xiàn)有起動仿真方法只能進(jìn)行開環(huán)供油方式，即給定供油量隨轉(zhuǎn)速的關(guān)系或供油量隨時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行起動仿真過程。不能滿足模擬燃?xì)廨啓C(jī)閉環(huán)起動的工作要求。

現(xiàn)有起動仿真設(shè)計(jì)方法通常為給定供油量隨轉(zhuǎn)速的關(guān)系或供油量隨時(shí)間的關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)給定升轉(zhuǎn)速率進(jìn)行起動仿真設(shè)計(jì)，且現(xiàn)有起動仿真設(shè)計(jì)方法通常采用容積慣性法，計(jì)算速度慢，固定起始點(diǎn)后不易更改，計(jì)算起點(diǎn)調(diào)試難度大。

在進(jìn)行某型燃機(jī)的起動閉環(huán)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)沒有一種合適的工具可以對起動閉環(huán)過程進(jìn)行正向的設(shè)計(jì)，以至于在燃機(jī)起動調(diào)試及排故過程中只能采用試湊法，工作效率低且不系統(tǒng)。

因此，如何提高燃?xì)廨啓C(jī)的起動試驗(yàn)效率是一個(gè)需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的是提供了一種基于升轉(zhuǎn)速率的燃?xì)廨啓C(jī)起動過程仿真方法，以現(xiàn)有技術(shù)中燃機(jī)起動調(diào)試及排故過程中工作效率低且不系統(tǒng)的問題。

本申請的技術(shù)方案是：一種基于升轉(zhuǎn)速率的燃?xì)廨啓C(jī)起動過程仿真方法，包括：根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)功率平衡方程、流量平衡方程、出口壓力平衡方程，建立起動仿真模型；確定起動仿真基本參數(shù)；給定初始升轉(zhuǎn)速率；給定試驗(yàn)步長，計(jì)算燃機(jī)全轉(zhuǎn)速下的升轉(zhuǎn)速率，進(jìn)行起動時(shí)間計(jì)算，獲得壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速與時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系；判斷燃?xì)廨啓C(jī)從點(diǎn)火到慢車的起動時(shí)間是否滿足指標(biāo)要求，若滿足，則進(jìn)行起動仿真模型計(jì)算；若不滿足，則增加步長并重新計(jì)算；獲取滿足要求的升轉(zhuǎn)速率并輸入至起動仿真模型內(nèi)，進(jìn)行起動過程的仿真計(jì)算，得到燃?xì)廨啓C(jī)從點(diǎn)火到慢車的燃?xì)廨啓C(jī)對應(yīng)氣動參數(shù)；根據(jù)仿真結(jié)果判斷起動穩(wěn)定性要求；若否，根據(jù)不滿足要求的對應(yīng)參數(shù)降低步長，重新進(jìn)行升轉(zhuǎn)速率的仿真設(shè)計(jì)；若是，獲得滿足要求的升轉(zhuǎn)速率，完成基于升轉(zhuǎn)速率的仿真設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，采用牛頓迭代算法對燃?xì)廨啓C(jī)功率平衡方程、流量平衡方程、出口壓力平衡方程進(jìn)行求解。

優(yōu)選地，所述功率平衡方程為：

式中，W_q為起動機(jī)功率，η_m為燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子機(jī)械效率，W_ac為帶動各種附件以及其它用途所需要的功率提取，為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，J為燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，W_c為壓氣機(jī)消耗功率，W_ht為燃?xì)鉁u輪功率；

如果W_q和為給定，則：

W_htη′_m-W_c＝K×n-W_q

所述流量平衡方程為：

W_41R-q＝W_41R-t

式中，W_41R-q為通過壓氣機(jī)進(jìn)口經(jīng)燃燒室計(jì)算后得出的換算流量；W_41R-t為通過求解渦輪工作點(diǎn)從而在渦輪工作特性上插值出的換算流量；

所述核心機(jī)出口壓力平衡方程為：

P_5q＝P_5-gd