航空发动机空气系统网络算法研究

【类型】学位论文

【作者】胡肖肖 

【关键词】 空气系统 稳态 蒙特卡罗法 瞬态 特征线法

【摘要】空气冷却系统贯穿于整个航空发动机，在热端部件的隔热与冷却、叶尖间隙控制、腔室封严、等方面起着极为重要的作用，直接决定着航空发动机能否安全可靠地工作，因此空气系统的设计与分析是航空发动机设计的核心问题。在航空发动机的实际工作过程中，其工作状态往往处于变化之中，瞬时空气系统能否有效的冷却、封严很重要，因此航空发动机瞬态空气系统的研究是要解决的重要问题。对于稳态空气系统，流体网络法已基本成熟，但是存在收敛性不好和对初值敏感等问题。运用蒙特卡罗方法求解航空发动机稳态空气冷却系统网络，用概率的思想简化空气系统网络中元件的连续性方程和能量方程，并建立相应的随机游动模型，通过蒙特卡罗方法求得压力的近似值。计算了不同工况下航空发动机稳态空气系统内部节点的压力和流量值，计算结果与flowmaster的结果吻合很好，流量有一定的误差。对于瞬态空气系统，目前没有成熟的算法。本文应用特征线法计算了简单空气系统模型内流体的压力、流量、温度随时间的变化规律。结果表明内部节点的压力、流量以相近的趋势随进口压力变化，但有相应的延迟，温度随边界温度变化而变化。将准静态结果与flowmaster的模拟结果对比吻合很好。引入虚拟元件来求解航空发动机瞬态空气系统网络，避免求解大的方程组。以某航空发动机的空气系统为例，计算了空气系统内部参数随时间的变化规律，并且将稳态结果与网络法相比较，吻合得很好，验证了用特征线法求解航空发动机瞬态空气系统的可行性。特征线法物理意义清晰，计算效率高，收敛性很好，结果准确，适合应用在航空发动机瞬态空气系统网络的求解上。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】吴宏

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