压缩系统过失速动态模型研究

发布时间：2017-08-12 22:15

  本文关键词：压缩系统过失速动态模型研究

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【摘要】：基于防喘系统的设计需求,本文开展了压缩系统过失速动态模型的研究。研究对象包括三种不同类型的压缩系统:压缩部件、单轴涡喷发动机、小涵道比双轴涡扇发动机。通过对压缩系统内部流场的简化和结构单元的划分,建立压缩系统的物理模型。物理模型中任一单元的控制方程为带源项的二维欧拉方程组,给定边界条件和初始条件,采用龙格库塔方法时间推进求解。根据理论模型,基于VC++语言平台,编制了界面友好的发动机过失速动态特性分析系统。软件拥有方便快捷的模型编辑功能,并能够以图形或表格等直观的形式显示或输出计算结果。利用该软件对三种压缩系统进行了旋转失速和喘振动态过程的模拟,计算结果能够正确反映旋转失速和喘振的基本特征,验证了模型和计算方法的可靠性,对涡扇发动机喘振信号频率的预测精度已在我国某型号发动机的试车实验中得到了验证,满足工程精度要求。通过调节尾喷管的开度,实现了压缩系统的退喘,结果显示:退出喘振状态过程不存在流量滞后,而退出旋转失速状态过程存在流量滞后现象。通过开展尾喷管容腔对发动机喘振频率的影响研究发现,尾喷管容腔越大,其喘振频率越低,这与现有的认识是一致的。
【关键词】：压缩系统 过失速 物理模型 分析系统 退喘
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 研究背景和意义16-18
• 1.1.1 气动稳定性问题16-17
• 1.1.2 压缩系统的过失速现象17
• 1.1.3 研究意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-22
• 1.3 本文研究工作22
• 1.4 本文内容安排22-24
• 第二章 压缩系统过失速动态理论模型研究24-44
• 2.1 基本假设24
• 2.2 压缩系统类型及单元组成24-26
• 2.3 单元参数26-32
• 2.3.1 单元几何参数及偏转角计算26-27
• 2.3.2 压缩单元27-28
• 2.3.3 涡轮单元28-29
• 2.3.4 燃烧单元29
• 2.3.5 喷管单元29-30
• 2.3.6 分流单元30-31
• 2.3.7 混合单元31-32
• 2.4 掺混系数32-33
• 2.5 周向扰动的描述方法33
• 2.6 数学模型33-41
• 2.6.1 控制体边界通量和表面压力34-36
• 2.6.2 体积力36-38
• 2.6.3 压气机、涡轮功38
• 2.6.4 燃烧热38
• 2.6.5 基本变量时间导数38-39
• 2.6.6 控制体边界参数计算39-40
• 2.6.7 时间推进方法40
• 2.6.8 边界条件40
• 2.6.9 初始条件40-41
• 2.7 发动机控制规律41-43
• 2.8 逼、退喘过程模拟方法43-44
• 第三章 基于VC++的过失速模拟软件的设计与使用44-55
• 3.1 软件概述44-45
• 3.1.1 软件名称及功能44
• 3.1.2 开发语言及平台44
• 3.1.3 运行环境44-45
• 3.2 软件结构设计45-47
• 3.2.1 面向对象的设计思想45
• 3.2.2 发动机模块化建模方法45-46
• 3.2.3 算法函数库的建立46
• 3.2.4 过失速模拟系统的功能层次设计46-47
• 3.3 界面设计与使用47-55
• 3.3.1 主界面47-48
• 3.3.2 总体参数设置48
• 3.3.3 通用参数设置48-49
• 3.3.4 部件参数设置49-51
• 3.3.5 计算参数设置51-52
• 3.3.6 工作点查看器52-55
• 第四章 压缩部件过失速动态过程模拟55-70
• 4.1 压缩部件几何结构55
• 4.2 压缩部件喘振模拟55-59
• 4.3 压缩部件旋转失速模拟59-63
• 4.4 压缩部件退喘过程模拟63-66
• 4.5 压缩部件退出旋转失速过程过程模拟66-68
• 4.6 本章小结68-70
• 第五章 发动机过失速动态过程模拟70-84
• 5.1 涡喷发动机算例分析70-75
• 5.1.1 涡喷发动机几何结构70
• 5.1.2 涡喷发动机喘振模拟70-73
• 5.1.3 涡喷发动机旋转失速模拟73-75
• 5.2 涡扇发动机算例分析75-82
• 5.2.1 涡扇发动机几何结构75-76
• 5.2.2 涡扇发动机喘振模拟76-79
• 5.2.3 涡扇发动机旋转失速模拟79-82
• 5.3 尾喷管容腔对喘振频率的影响82-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 总结84
• 6.2 创新点84
• 6.3 展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文91

【参考文献】

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本文编号：663894