小型涡扇发动机燃油控制规律研究

发布时间：2017-09-01 06:46

  本文关键词：小型涡扇发动机燃油控制规律研究

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【摘要】：航空推进系统作为飞机的动力来源,在整体飞机系统中具有极为重要的作用。发动机控制系统则是保证发动机安全高效工作的必要保障,它能使发动机在任何环境条件及工作状态下都能安全稳定地运行,并且充分发挥其性能效益。航空发动机建模与仿真则是分析其控制规律以及低成本、高效率、短周期研制发动机数控系统的重要工具和手段。本文以小型涡扇发动机DGEN380燃油控制规律为研究目标,基于MATLAB平台使用解析法建立了其整机非线性部件级稳态及动态模型并进行仿真计算。在风扇、压气机、涡轮等旋转部件的建模过程中使用工具从发动机技术资料上获取了特性数据,并重新绘制可以即时显示当前工作点/线的部件特性图。在稳态仿真计算时使用牛顿-拉夫逊法(N-R法)和遗传算法两种方法求解发动机工作方程组以及对二者进行对比评估,阐述了仿真过程中常见的问题以及相应解决方法。并针对遗传算法在发动机模型求解过程中的局限性对一般模型进行优化改进,使二者更好地结合,以提升非线性工作方程组的求解速度和精度,并研究稳态控制规律。在动态仿真时使用欧拉法计算微分项并分析加速过程中燃油控制规律。根据发动机控制原理以及设计特点,基于建立的发动机模型简要描述了燃油控制系统并且分析其基本燃油控制规律,以发动机高度特性为例进行仿真计算。实验结果表明:N-R法在求解发动机工作方程组时具有高精度和速度,而改进模型后遗传算法具有更好的适应性,模型及燃油控制规律的仿真结果较好地符合试验数据和理论趋势。
【关键词】：涡扇发动机 燃油控制规律 部件模型 部件特性 牛顿-拉夫逊法 遗传算法 欧拉法
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V235.13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 发动机控制9-11
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 控制规律及其影响10-11
• 1.1.3 控制系统的发展11
• 1.2 DGEN380发动机11-12
• 1.3 论文框架及相关技术路线12-13
• 第二章 发动机建模13-40
• 2.1 涡扇发动机及其工作原理概述13-15
• 2.2 发动机建模前提及假设15-16
• 2.3 发动机部件气动热力学模型16-37
• 2.3.1 进气道16-17
• 2.3.2 风扇17-19
• 2.3.3 外涵道19-21
• 2.3.4 鹅颈21-22
• 2.3.5 压气机22-29
• 2.3.6 燃烧室29-31
• 2.3.7 高压涡轮31-33
• 2.3.8 低压涡轮33-35
• 2.3.9 尾喷管35-37
• 2.4 DGEN380发动机整体临时运行模型37-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第三章 稳态仿真及控制规律40-52
• 3.1 稳态共同工作方程40-41
• 3.2 Newton-Raphson （N-R）法41-43
• 3.3 遗传算法43-46
• 3.4 稳态燃油控制规律46-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 动态加速仿真及控制规律52-57
• 4.1 动态加速工作方程及仿真方法52-53
• 4.2 动态燃油控制规律53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 燃油控制规律综述、计算及仿真57-63
• 5.1 发动机控制系统简述57-58
• 5.2 发动机控制规律58-59
• 5.3 燃油控制规律计算及仿真59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 作者简介68

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本文编号：770559