燃?xì)廨啓C(jī)總體與空氣系統(tǒng)耦合計(jì)算方法研究與匹配分析.pdf

1、隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，渦輪前溫度的上升與渦輪葉片耐高溫材料的限制導(dǎo)致了空氣系統(tǒng)引氣量的提高，空氣系統(tǒng)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的總體性能的影響越來越大，因此，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)總體與空氣系統(tǒng)耦合計(jì)算方法研究具有重要價(jià)值。本文結(jié)合前人研究成果以及工程氣動(dòng)熱力理論，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)總體性能仿真方法與空氣系統(tǒng)可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)建模方法分別進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上對(duì)考慮空氣系統(tǒng)影響的燃?xì)廨啓C(jī)總體性能進(jìn)行了匹配分析。
　　基于熱力學(xué)原理對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)熱力計(jì)算方法進(jìn)行了研究，確

2、定了變比熱計(jì)算工質(zhì)物性參數(shù)、等溫焓差法確定燃燒室油氣比的方法。通過這些方法，建立了燃?xì)廨啓C(jī)各部件包括進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、噴管的熱力性能計(jì)算模型，完成了燃?xì)廨啓C(jī)從進(jìn)口到出口各個(gè)截面氣動(dòng)熱力參數(shù)的計(jì)算鏈。在燃?xì)廨啓C(jī)共同工作條件的基礎(chǔ)上，確定了Newton-Raphson迭代求解的匹配計(jì)算思路，其中對(duì)于轉(zhuǎn)子部件特性曲線的處理，采用非對(duì)齊數(shù)據(jù)二元插值法提取壓氣機(jī)渦輪性能的方法。同時(shí)針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)中高速氣體流動(dòng)計(jì)算，采用流體網(wǎng)絡(luò)

3、法進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分支網(wǎng)絡(luò)建模。其中采用了廣義一維流動(dòng)理論，通過比擬變換和龍格—庫塔數(shù)值積分方法求解微分方程，得到簡(jiǎn)單分支結(jié)構(gòu)（漸變截面換熱管流動(dòng)）流動(dòng)參數(shù)的求解方法；采用經(jīng)驗(yàn)損失系數(shù)方法求解復(fù)雜分支結(jié)構(gòu)（截面突變、彎管、帶網(wǎng)格截面、三通管）的進(jìn)出口流動(dòng)參數(shù)關(guān)系，最終形成一套適用于空氣系統(tǒng)以及類似的氣路管網(wǎng)計(jì)算建模方法。
　　根據(jù)上述研究的熱力計(jì)算建模方法，在考慮空氣系統(tǒng)從高低壓氣機(jī)引氣冷卻渦輪葉片對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)總體性能的影響的基礎(chǔ)上，開發(fā)了

4、燃?xì)廨啓C(jī)總體和空氣系統(tǒng)耦合計(jì)算工具。針對(duì)某型地面航改燃?xì)廨啓C(jī)，計(jì)算并分析了不同工作環(huán)境、不同油門角度、不同動(dòng)力渦輪導(dǎo)向器安裝角下燃?xì)廨啓C(jī)總體性能變化規(guī)律。并且，特別針對(duì)空氣系統(tǒng)影響，在控制尾噴管面積以及動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速的情況下，得到如下結(jié)論：保持油門角度不變，隨著引氣量的提高，渦輪前溫度隨之提高，總功率相應(yīng)的提高了，耗油率先增加后降低；保持油門角度可調(diào)，使引氣量隨著渦輪前溫度增大相應(yīng)增大，則輸出功率提高，耗油率先降低后提高，存在最佳耗油率。