本文關鍵詞：基于熵的航空發(fā)動機壓氣機失速與喘振的研究

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【摘要】：軸流式壓氣機是航空發(fā)動機的關鍵部件之一,它的穩(wěn)定工作對航空發(fā)動機的安全運行起著重要作用。然而,在飛機飛行中,運行環(huán)境的變化以及發(fā)動機自身結構的各種影響會造成壓氣機內部氣流的不穩(wěn)定流動,導致其進入失速與喘振的非穩(wěn)定工作狀態(tài),發(fā)動機部件會因此而損壞甚至造成整個發(fā)動機的失效,對飛機的飛行安全構成嚴重威脅。所以,在失速和喘振發(fā)生的前期就完成對其故障的診斷并發(fā)出報警信號,繼而觸發(fā)防喘機構動作,這對避免發(fā)動機部件損壞并有效保障飛行安全有著重要意義。本文分析了失速與喘振的發(fā)生機理并對熵的內涵和理論作了一定的認識。分析發(fā)現(xiàn)熵的內涵與壓氣機失速與喘振發(fā)生過程是非常吻合的。本文根據(jù)熵的一些相關理論,對壓氣機的失速與喘振進行了研究,重點對壓氣機由穩(wěn)定工作狀態(tài)到失速與喘振的非穩(wěn)定工作狀態(tài)的轉變過程進行研究。本文采用成熟的NASA Rotor37模型,運用ANSYS中渦輪葉片建模軟件Blade Gen建立其三維模型,利用ANSYS TurboGrid對模型進行網(wǎng)格劃分,再運用CFX仿真軟件,通過設置不同的條件來模擬壓氣機從穩(wěn)定工作狀態(tài)到失速與喘振的非穩(wěn)定工作狀態(tài)的轉變過程;基于熱力學熵的理論,選取平均比熵值和等熵效率這兩個熱力熵參數(shù)作為對象,提取仿真過程中各個狀態(tài)下的相關參數(shù)來計算這兩個熱力學熵參數(shù)的值,觀察它們的變化情況;基于信息熵的相關理論,選取近似熵、模糊熵和樣本熵這三種泛化了的信息熵作為研究對象,根據(jù)各自的計算過程以及提取的相關參數(shù)并借助MATLAB編程計算各個狀態(tài)下的熵值,觀察每種熵值在發(fā)動機不同工作狀態(tài)下的變化情況。通過分析,發(fā)現(xiàn)平均比熵值和等熵效率這兩個熱力學熵參數(shù)的變化情況在失速發(fā)生時出現(xiàn)異常;由機匣處靜壓序列信號計算所得的三種信息熵值的變化情況能很好地反映壓氣機的工作狀態(tài),但通過比較,樣本熵更具有實用價值。由分析所得結果可完成對壓氣機失速與喘振的故障診斷。
【關鍵詞】：壓氣機 Rotor37 失速 喘振 熱力學熵 信息熵 故障診斷
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V263.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本論文的主要工作15-16
• 第二章 壓氣機失速與喘振16-28
• 2.1 引言16-17
• 2.2 軸流式壓氣機相關理論17-22
• 2.2.1 基元級與速度三角形17-20
• 2.2.2 氣流與葉柵相對幾何關系及相關參數(shù)20-22
• 2.3 失速與喘振機理分析22-25
• 2.3.1 旋轉失速22-24
• 2.3.2 喘振24-25
• 2.4 失速與喘振誘因分析及防喘措施25-27
• 2.4.1 誘因分析25-26
• 2.4.2 防喘措施26-27
• 2.5 小結27-28
• 第三章 熵理論分析28-33
• 3.1 引言28
• 3.2 熵理論的發(fā)展及意義28-32
• 3.2.1 熱力學熵28-30
• 3.2.2 統(tǒng)計熵30
• 3.2.3 信息熵30-32
• 3.3 熵理論的應用途徑32
• 3.4 小結32-33
• 第四章 壓氣機流場數(shù)值模擬33-43
• 4.1 引言33-34
• 4.2 NASA Rotor37簡介及設計參數(shù)34-35
• 4.3 模型的建立及網(wǎng)格劃分35-38
• 4.4 流場模擬仿真38-42
• 4.4.1 CFX軟件簡介38
• 4.4.2 流場分析38-42
• 4.5 小結42-43
• 第五章 基于熱力學熵的研究43-52
• 5.1 引言43
• 5.2 熱力學熵相關參數(shù)的選擇43-45
• 5.3 仿真結果及分析45-50
• 5.4 小結50-52
• 第六章 基于信息熵的研究52-64
• 6.1 引言52
• 6.2 參數(shù)選擇及仿真設置52-54
• 6.3 仿真結果及分析54-62
• 6.3.1 基于模糊熵54-58
• 6.3.2 基于近似熵58-61
• 6.3.3 基于樣本熵61-62
• 6.4 小結62-64
• 第七章 總結與展望64-66
• 7.1 總結64
• 7.2 展望64-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69

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本文編號：711253