基于GasTurb的大涵道比涡扇发动机总体性能设计研究

发布时间：2020-10-27 21:33

　　 大涵道比涡扇发动机在工作过程中外界条件和工作参数的变化范围大,并且对稳定性和构件强度的限制要求高,为了使其能在任何环境条件和工作状态下都能稳定、可靠地运行,发挥其性能效益,发动机控制规律的研究是极为重要的。总体性能设计不仅是发动机总体方案设计的重要环节也是是航空发动机设计方面的重要内容。因此,研究发动机总体性能方案设计尤为重要。目前国内对于民用大涵道比涡扇发动机的总体性能方面的研究较少且处于初步研究阶段。本文针对大涵道比涡扇发动机总体性能设计进行研究,完成的工作主要分为以下四个部分:第一部分介绍了航空发动机的控制规律,分析了发动机的使用限制、稳定工作状态和影响稳定工作状态的因素,以及被控参数、控制参数和发动机稳态控制规律的选择,并给出了发动机在稳定状态下的三种控制规律即低压转子转速n_1=常数、高压转子转速n_2=常数、以及燃烧室出口温度T_4~*=常数。第二部分本文运用GasTurb性能分析软件以几何不可调双轴涡喷发动机为例检验其在发动机性能分析中的应用的实用性。并研究分析了其在不同调节规律下的速度和高度特性,结果表明GasTurb软件在航空发动机的性能分析中的应用是实用的。第三部分本文通过运用GasTurb软件采用与双轴涡喷发动机同样的控制规律,还对分开排气大涵道比涡扇发动机在不同的调节规律下发动机的高度特性、速度特性以及温度特性进行了分析,并总结了不同控制参数对发动机性能影响的优缺点。结果表明,采用低压转子转速保持不变时发动机可以获得相对较好的高度特性。第四部分本文以CFM56-7B26民用大涵道比涡扇发动机为研究对象,首先研究分析了发动机设计特点、设计点的选择、循环参数的选择,并确定了设计点参数。然后对发动机循环参数的敏感性和主要循环参数对推力、耗油率的影响进行了讨论,结果与发动机性能相符合。最后以此款发动机为例根据发动机总体设计要求,依次确定了风扇、压气机、和涡轮三个发动机主要部件的流路尺寸以及高低压转子转速。并将计算结果结合实际测得的同型号发动机各部件流路尺寸对比,结果较满意。
【学位单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V235.13
【部分图文】：

[25]。图2.1为GasTurb仿真软件中双轴涡轮喷气发动机的截面定义图。在图2.1中，第 2 部分是压缩机的入口，第 3 部分是燃烧室的入口，第 4 部分和第 5 部分别是涡轮机的入口和出口，第 8 部分是喷嘴出口。图 2.1 涡轮喷气发动机的截面流程图在 GasTurb 仿真计算时需要很多参数，其中一部分是已知的，如恒压下的空气和气体热容，绝热指数，燃料低热值，气体常数等;一部分是由燃气轮机制造商

例如压缩机的压力比，设计条件下的空气流量，特定的燃料消耗率等分可以根据经验选择，例如燃烧室效率，总压力恢复系数，机械效率，制造商没有提供燃烧室后的温度，压缩机效率和涡轮效率等，需灵活设定。asTurb 界面选择相应的燃气轮机模型后，需要设置模型参数，包括选择计算类型，设置飞行参数，选择调整程序并设置参数，以便在状数对话框中求解;为了给非设计点计算提供初始条件，在选择完数据文件后，需要通过设置对话框确定设计点性能参数。.2 是建立发动机在稳态时的地面性能参数模型的相关数据。图 2.软件中双轴涡喷发动机的循环设计输出。

为了给非设计点计算提供初始条件，在选择完数据文件后，需要通过设置对话框确定设计点性能参数。.2 是建立发动机在稳态时的地面性能参数模型的相关数据。图 2软件中双轴涡喷发动机的循环设计输出。图 2.2 双轴涡喷发动机模型的相关数据
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本文编号：2859094