航空发动机全航线氮氧化物排放研究

发布时间：2021-01-13 15:53

　　航空发动机污染排放引起的环境问题已经引起人们越来越多的关注,由于发动机自身的特点,氮氧化物的排放比其他污染物的排放多,而且危害比较大。为了估算发动机在全航线中氮氧化物的排放量,本文研究了发动机模型、污染排放模型和飞机运动模型。首先,针对国内国外关于航空发动机污染排放主要研究进展进行阐述,分别介绍了航空发动机污染排放研究的内容和航空发动机污染排放的估算方法两方面的内容,并提出估算发动机全航线氮氧化物排放的思路。其次,本文研究了航空涡扇发动机部件级建模的方法和模型修正的方法。为了验证氮氧化物排放计算的正确性,对发动机模型进行了修正,使发动机模型与有污染排放试验数据的JT9D-7F发动机性能匹配。使用修正部件特性图的方法匹配发动机试验数据,通过改变部件特性中流量和效率的系数来移动共同工作点的位置,以达到修正部件特性图的目的。整个修正过程可以看做最优问题,即求得部件特性中的流量和效率系数,使发动机模型的误差最小。最后使用粒子群算法对最优问题求解。结果表明,基于粒子群算法的模型修正方法可以显著提升模型的精度。接着,本文对发动机的污染排放模型进行了研究,分别使用直接法和间接法建立了氮氧化物排放模型... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

航空发动机污染排放对环境的影响

动机的慢车状态产生，在飞机的整个航线中，发动机慢车状态占了很小的时间。而氮氧化物对环境的影响最为严重。因此，这些标准的改变主要是提高了对氮氧化物排放的要求。ICAO根据发动机构型和最大推力的不同，对污染排放有不同的标准。图1.2显示了最大推力大于89KN的涡扇发动机氮氧化物排放标准相对于CAEP2的变化，可以看出CAEP8要求的氮氧化物排放量比初始的减少一半左右。图 1.2 航空发动机污染排放对环境的影响因此，现在发动机的研制要在不断提高发动机性能的同时，减少发动机的污染物，特别是氮氧化物的排放，以满足日趋严格的试航要求。建立发动机污染排放模型可以估算发动机的污染排放量，预测发动机排放环境影响。计算整个航线污染排放量为降低航线污染排放奠定研究基础。因此有必要建立能够计算全航线污染排放的模型。

（1）热力学的计算一般进行热力学计算时假设气体绝热指数k都是定值，但是实际上绝热指数k是与温度以及流体的成分有关。如图2.2a所示，在压力和熵较低时，k=1.4时的T-s图与实际比较相符，压力大时误差比较大。当把绝热指数k在1.31——1.39的范围内变化，并表示为T的函数时，两条曲线基本重合，误差很小，如图2.2b所示。此外，气体进入燃烧室前的成分是空气，然后压缩空气在燃烧室内与燃油发生反应，其成分发生变化。气体的绝热指数k一定发生变化

【参考文献】：
期刊论文
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[2]民航飞机起飞过程气态污染物排放特征分析[J]. 韩博,黄佳敏,魏志强.  环境科学. 2016(12)
[3]民用飞机全航线排放预测[J]. 曹铭栋,王占学,刘增文,张晓博.  航空动力学报. 2015(12)
[4]飞机QAR数据的空气污染物排放量计算研究[J]. 李娜,魏志强.  环境科学与技术. 2015(01)
[5]民用飞机巡航阶段污染物排放量计算研究[J]. 魏志强,刁华智,韩博.  科学技术与工程. 2014(19)
[6]基于燃烧室多反应器模型的民用涡扇发动机排放预测[J]. 曹铭栋,王占学,蔡元虎,刘增文,龚昊.  航空动力学报. 2014(05)
[7]基于遗传算法的航空发动机部件特性修正[J]. 潘鹏飞,李秋红,任冰涛,姜殿文.  北京航空航天大学学报. 2014(05)
[8]我国航空运输LTO阶段和巡航阶段排放量测算与预测[J]. 陈林.  北京交通大学学报(社会科学版). 2013(04)
[9]航空发动机燃烧室燃烧过程与排放物生成的反应动力学数值模拟[J]. 马洪安,解茂昭,曾文,陈潇潇.  航空动力学报. 2013(02)
[10]国外民用航空发动机低污染燃烧室的发展[J]. 刘静,肇俊武.  航空发动机. 2012(04)

博士论文
[1]飞机发动机排放对机场大气环境影响评估研究[D]. 夏卿.南京航空航天大学 2009

硕士论文
[1]典型燃油多步化学反应机理研究[D]. 戴超.南京航空航天大学 2015
[2]燃气轮机燃烧室化学反应器网络模型研究[D]. 杨小龙.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009



本文编号：2975144