本文關鍵詞：小型民用大涵道比渦扇發(fā)動機建模技術研究

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【摘要】：發(fā)動機建模技術的研究可以大大降低發(fā)動機的研發(fā)成本,并大幅度提高研發(fā)效率,所以本文以DGEN380發(fā)動機為研究對象,進行小型民用大涵道比渦扇發(fā)動機的建模技術研究。首先,本論文根據(jù)DGEN380發(fā)動機的實際試車試驗數(shù)據(jù),采用一維插值法建立了DGEN380發(fā)動機簡化的數(shù)學實時模型,在不考慮DGEN380發(fā)動機各部件內(nèi)部結(jié)構的情況下,對此發(fā)動機性能進行簡要分析,主要包括燃油系統(tǒng)供油量與油門桿(Power Level Angle)、高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與燃油系統(tǒng)供油量、低壓轉(zhuǎn)子相對換算轉(zhuǎn)速與高壓轉(zhuǎn)子相對換算轉(zhuǎn)速、低壓渦輪出口溫度與低壓轉(zhuǎn)子相對換算轉(zhuǎn)速之間的變化關系。然后,本文首次對DGEN380發(fā)動機進行建模研究。以航空發(fā)動機通用數(shù)學模型為基礎,以定比熱和準一維流動為假設在SIMULINK中建立了四層次結(jié)構的DGEN380發(fā)動機模型,并結(jié)合DGEN380發(fā)動機實際試車數(shù)據(jù)以及各個部件特性圖參數(shù),對所建立的模型進行調(diào)整使其符合DGEN380發(fā)動機實際情況。接著,以上述建立的DGEN380發(fā)動機模型為基礎進行穩(wěn)態(tài)和動態(tài)仿真。在進行DGEN380發(fā)動機穩(wěn)態(tài)仿真時,首先建立了DGEN380發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)共同工作方程組,然后通過對比牛頓-拉夫森算法和遺傳算法,發(fā)現(xiàn)遺傳算法調(diào)用簡單、收斂良好,所以采用GATOOL遺傳算法進行求解。之后,結(jié)合仿真結(jié)果進行了誤差分析,采用三角形重心插值方法來計算插值點坐標,從而對模型采用的插值方法進行改進。在DGEN380發(fā)動機動態(tài)仿真過程中,首先分析對比了容積慣性法和基于流量平衡的牛頓-拉夫遜常規(guī)動態(tài)仿真方法,由于容積慣性法要求知道DGEN380發(fā)動機各個腔室的體積大小,而這些數(shù)據(jù)較難獲得,估算誤差較大,相比而言常規(guī)動態(tài)仿真方法雖然運算量大,但是可以順利運行且算法較為完善,故本文采用常規(guī)動態(tài)仿真方法進行求解。本論文在建立的DGEN380發(fā)動機部件級數(shù)學模型基礎上,開展了DGEN380發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)仿真研究,并得到了穩(wěn)定收斂的解,通過分析對比得到的解和試車數(shù)據(jù),證明了模型的準確性以及模型的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)仿真能力。
【關鍵詞】：發(fā)動機建模技術 DGEN380發(fā)動機 部件級模型 穩(wěn)態(tài)仿真 動態(tài)仿真 遺傳算法 N-R算法
【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】：V235.13
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 渦扇發(fā)動機概述及發(fā)動機建模技術研究目的和意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外航空發(fā)動機建模仿真技術研究背景12-15
• 1.3 本文的內(nèi)容和安排15-17
• 第二章 DGEN380發(fā)動機簡化的穩(wěn)態(tài)實時模型17-22
• 2.1 穩(wěn)態(tài)實時模型17-19
• 2.2 穩(wěn)態(tài)實時模型仿真結(jié)果及分析19-21
• 2.3 小結(jié)21-22
• 第三章 基于MATLAB/SIMULINK的DGEN380發(fā)動機建模方法22-49
• 3.1 發(fā)動機模型及建模假設22-23
• 3.2 SIMULINK發(fā)動機模型需求分析23
• 3.3 SIMULINK建模方法23-48
• 3.3.1 發(fā)動機層24-25
• 3.3.2 發(fā)動機部件層25-26
• 3.3.3 氣動熱力模塊層26-46
• 3.3.4 數(shù)值計算層46-48
• 3.4 小結(jié)48-49
• 第四章 DGEN380發(fā)動機模型仿真49-69
• 4.1 DGEN380發(fā)動機穩(wěn)態(tài)模型仿真49-63
• 4.1.1 DGEN380發(fā)動機穩(wěn)態(tài)模型共同工作方程組49-51
• 4.1.2 穩(wěn)態(tài)SIMULINK模型的構建51-53
• 4.1.3 N-R算法模型分析53-55
• 4.1.4 遺傳算法模型求解55-59
• 4.1.5 誤差分析59-62
• 4.1.6 非設計點穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果62-63
• 4.2 DGEN380發(fā)動機動態(tài)模型仿真63-67
• 4.2.1 容積慣性法分析63-64
• 4.2.2 基于流量平衡思想的牛頓-拉夫遜常規(guī)動態(tài)仿真方法64-67
• 4.3 小結(jié)67-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-75
• 附錄75-77

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本文編號：835398