本文關(guān)鍵詞：RBCC發(fā)動機動態(tài)過程特性與建模方法研究

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【摘要】：RBCC發(fā)動機兼具沖壓發(fā)動機和火箭發(fā)動機的優(yōu)勢,在全工作包線內(nèi)具有較優(yōu)的工作性能,應(yīng)用前景廣泛。當(dāng)前對RBCC發(fā)動機的流動燃燒機理和燃燒組織技術(shù)已有一定的認(rèn)識,隨著研究的深入,RBCC發(fā)動機已進入工程應(yīng)用階段。為實現(xiàn)全模態(tài)安全、可靠的工作,必須對發(fā)動機實施有效控制,研究發(fā)動機氣動熱力過程動態(tài)特性并建立發(fā)動機控制模型。本文利用三維CFD技術(shù)研究了發(fā)動機的動態(tài)特性,通過噴注流量的階躍和噴注位置的切換,獲得了RBCC發(fā)動機動態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù);研究了熱力喉道形態(tài)的動態(tài)變化特征,討論了狀態(tài)變量的選取原則,確定了特征截面的具體位置;基于直連試驗,研究了RBCC發(fā)動機的動態(tài)特性時間和釋熱、波系組織傳遞規(guī)律;在CFD模擬和試驗研究基礎(chǔ)上,確定了狀態(tài)空間模型的具體形式;基于Ma3來流CFD模擬結(jié)果,分別采用擬合法和遺傳算法建立了發(fā)動機二維狀態(tài)空間模型,討論了特征數(shù)據(jù)點個數(shù)、參數(shù)之間相互匹配關(guān)系對模型精度的影響,判別了模型的能控性和可觀性。基于以上研究,本文得到的主要結(jié)論包括以下三個方面:1特征截面應(yīng)靠近熱力喉道生成位置,以對發(fā)動機工作參數(shù)的變化較為敏感。凹腔所在位置為發(fā)動機集中放熱區(qū),對熱力喉道的生成具有很強的促進作用,因此實際選取凹腔后截面作為特征截面。2 RBCC發(fā)動機的動態(tài)過程響應(yīng)時間受噴注方式和來流馬赫數(shù)的影響。同一噴注位置下,二次燃料噴注當(dāng)量比越高,動態(tài)響應(yīng)時間越長;相同噴注當(dāng)量比,分級噴注較集中噴注具有更長的動態(tài)響應(yīng)時間;隨著來流馬赫數(shù)的升高,動態(tài)響應(yīng)時間逐漸變短。3基于二次噴油規(guī)律變化的動態(tài)數(shù)據(jù),利用擬合法和遺傳算法可建立狀態(tài)空間模型,且遺傳算法較擬合法具有更寬廣的適用范圍。在兼顧模型精度和計算效率的前提下,實際選取20個特征數(shù)據(jù)點較為合適。針對遺傳算法,遺傳算子參數(shù)的選取需和種群的范圍相匹配。
【關(guān)鍵詞】：RBCC 動態(tài)特性 模型 擬合法 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V430
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 RBCC研究背景和意義9-13
• 1.1.1 RBCC工作原理與特點9-11
• 1.1.2 RBCC發(fā)動機的控制任務(wù)與方法11-13
• 1.2 組合動力控制系統(tǒng)研究13-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容19-21
• 第二章 發(fā)動機動態(tài)特性的三維數(shù)值模擬研究21-39
• 2.1 數(shù)學(xué)模型及控制方程21-26
• 2.1.1 控制方程21-23
• 2.1.2 湍流模型23-24
• 2.1.3 化學(xué)動力學(xué)模型24-26
• 2.2 網(wǎng)格生成和邊界條件26
• 2.2.1 網(wǎng)格生成26
• 2.2.2 邊界條件26
• 2.3 驗證算例26-28
• 2.4 發(fā)動機動態(tài)特性計算結(jié)果28-34
• 2.4.1 發(fā)動機參數(shù)變化過程28-31
• 2.4.2 熱力喉道形態(tài)動態(tài)過程研究：31-34
• 2.5 特征截面的確定34-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第三章 RBCC發(fā)動機動態(tài)特性試驗研究39-61
• 3.1 RBCC發(fā)動機直連試驗系統(tǒng)39-44
• 3.1.1 來流模擬系統(tǒng)39-40
• 3.1.2 測試控制系統(tǒng)硬件40-41
• 3.1.3 變流量二次燃料噴注系統(tǒng)41-44
• 3.2 驗發(fā)動機構(gòu)型44-46
• 3.3 實驗工況46-47
• 3.3.1 來流條件46
• 3.3.2 二次燃料噴注情況46-47
• 3.4 發(fā)動機動態(tài)特性研究47-59
• 3.4.1 特征截面動態(tài)特性曲線47-49
• 3.4.2 動態(tài)響應(yīng)時間研究49-54
• 3.4.3 動態(tài)傳播特性研究54-59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第四章 擬合法應(yīng)用于RBCC發(fā)動機建模技術(shù)研究61-73
• 4.1 狀態(tài)空間模型形式61
• 4.2 擬合法建模61-70
• 4.2.1 擬合法原理61-63
• 4.2.2 模型計算結(jié)果63-64
• 4.2.3 模型驗證64
• 4.2.4 特征點個數(shù)對狀態(tài)空間模型的影響64-70
• 4.3 本章小結(jié)70-73
• 第五章 遺傳算法應(yīng)用于RBCC發(fā)動機的建模研究73-87
• 5.1 遺傳算法介紹73-74
• 5.2 遺傳算法解決問題步驟74-75
• 5.3 遺傳算法建模研究75-79
• 5.3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備75-76
• 5.3.2 適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計76-77
• 5.3.3 遺傳算子確定77-79
• 5.3.4 模型計算結(jié)果79
• 5.4 特征數(shù)據(jù)點個數(shù)對模型精度的影響79-80
• 5.5 變異算子和種群范圍的相互匹配80-84
• 5.6 狀態(tài)空間模型矩陣能控性與可觀性的判定84-85
• 5.7 本章小結(jié)85-87
• 第六章 全文總結(jié)87-89
• 6.1 全文工作總結(jié)87-88
• 6.2 本文創(chuàng)新點88
• 6.3 下一步工作建議88-89
• 參考文獻89-93
• 發(fā)表論文和參加科研工作情況說明93-95
• 致謝95-97

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