小型民用大涵道比涡扇发动机建模技术研究

发布时间：2017-09-12 05:34

  本文关键词：小型民用大涵道比涡扇发动机建模技术研究

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【摘要】：发动机建模技术的研究可以大大降低发动机的研发成本,并大幅度提高研发效率,所以本文以DGEN380发动机为研究对象,进行小型民用大涵道比涡扇发动机的建模技术研究。首先,本论文根据DGEN380发动机的实际试车试验数据,采用一维插值法建立了DGEN380发动机简化的数学实时模型,在不考虑DGEN380发动机各部件内部结构的情况下,对此发动机性能进行简要分析,主要包括燃油系统供油量与油门杆(Power Level Angle)、高压转子转速与燃油系统供油量、低压转子相对换算转速与高压转子相对换算转速、低压涡轮出口温度与低压转子相对换算转速之间的变化关系。然后,本文首次对DGEN380发动机进行建模研究。以航空发动机通用数学模型为基础,以定比热和准一维流动为假设在SIMULINK中建立了四层次结构的DGEN380发动机模型,并结合DGEN380发动机实际试车数据以及各个部件特性图参数,对所建立的模型进行调整使其符合DGEN380发动机实际情况。接着,以上述建立的DGEN380发动机模型为基础进行稳态和动态仿真。在进行DGEN380发动机稳态仿真时,首先建立了DGEN380发动机的稳态共同工作方程组,然后通过对比牛顿-拉夫森算法和遗传算法,发现遗传算法调用简单、收敛良好,所以采用GATOOL遗传算法进行求解。之后,结合仿真结果进行了误差分析,采用三角形重心插值方法来计算插值点坐标,从而对模型采用的插值方法进行改进。在DGEN380发动机动态仿真过程中,首先分析对比了容积惯性法和基于流量平衡的牛顿-拉夫逊常规动态仿真方法,由于容积惯性法要求知道DGEN380发动机各个腔室的体积大小,而这些数据较难获得,估算误差较大,相比而言常规动态仿真方法虽然运算量大,但是可以顺利运行且算法较为完善,故本文采用常规动态仿真方法进行求解。本论文在建立的DGEN380发动机部件级数学模型基础上,开展了DGEN380发动机的稳态及动态仿真研究,并得到了稳定收敛的解,通过分析对比得到的解和试车数据,证明了模型的准确性以及模型的稳态和动态仿真能力。
【关键词】：发动机建模技术 DGEN380发动机 部件级模型 稳态仿真 动态仿真 遗传算法 N-R算法
【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9-17
• 1.1 涡扇发动机概述及发动机建模技术研究目的和意义9-12
• 1.2 国内外航空发动机建模仿真技术研究背景12-15
• 1.3 本文的内容和安排15-17
• 第二章 DGEN380发动机简化的稳态实时模型17-22
• 2.1 稳态实时模型17-19
• 2.2 稳态实时模型仿真结果及分析19-21
• 2.3 小结21-22
• 第三章 基于MATLAB/SIMULINK的DGEN380发动机建模方法22-49
• 3.1 发动机模型及建模假设22-23
• 3.2 SIMULINK发动机模型需求分析23
• 3.3 SIMULINK建模方法23-48
• 3.3.1 发动机层24-25
• 3.3.2 发动机部件层25-26
• 3.3.3 气动热力模块层26-46
• 3.3.4 数值计算层46-48
• 3.4 小结48-49
• 第四章 DGEN380发动机模型仿真49-69
• 4.1 DGEN380发动机稳态模型仿真49-63
• 4.1.1 DGEN380发动机稳态模型共同工作方程组49-51
• 4.1.2 稳态SIMULINK模型的构建51-53
• 4.1.3 N-R算法模型分析53-55
• 4.1.4 遗传算法模型求解55-59
• 4.1.5 误差分析59-62
• 4.1.6 非设计点稳态仿真结果62-63
• 4.2 DGEN380发动机动态模型仿真63-67
• 4.2.1 容积惯性法分析63-64
• 4.2.2 基于流量平衡思想的牛顿-拉夫逊常规动态仿真方法64-67
• 4.3 小结67-69
• 第五章 总结与展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 附录75-77

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本文编号：835398