[发明专利]一种变几何进气道与发动机的一体化建模方法

权利要求书

1.一种变几何进气道与发动机的一体化建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、根据GasTurb特性图建立双轴涡扇发动机部件级模型；

步骤S2、对变几何进气道进行CFD计算，得到输出数据，再根据输出数据建立变几何进气道节流特性图；

步骤S3、根据所述变几何进气道节流特性图建立变几何进气道零维模型；

步骤S4、对步骤S1确定的双轴涡扇发动机部件级模型，以及步骤S3确定的变几何进气道零维模型，然后进行匹配操作，得到进气道与发动机一体化模型。

2.根据权利要求1所述的一种变几何进气道与发动机的一体化建模方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述GasTurb特性图是指从燃气轮机性能分析软件GasTurb中获取的双轴涡扇发动机旋转部件特性图；

所述双轴涡扇发动机部件级模型是指：首先根据气动热力学建立发动机各部件的数学模型，然后再根据相邻部件的静压平衡方程和流量平衡方程，以及旋转部件的功率平衡方程建立双轴涡扇发动机部件级模型。

3.根据权利要求2所述的一种变几何进气道与发动机的一体化建模方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述对变几何进气道进行CFD计算是指：以和所述双轴涡扇发动机部件级模型匹配为基准，对不同工况下的所述变几何进气道进行CFD计算，得到所述变几何进气道的输出数据，所述输出数据包括：出口总压恢复系数和流量系数；

所述变几何进气道节流特性图是指：所述出口总压恢复系数和流量系数的关系图。

4.根据权利要求3所述的一种变几何进气道与发动机的一体化建模方法，其特征在于，所述步骤S3，具体包括：

步骤S301、在给定飞行马赫数、高度的条件下，计算标准大气气流经过所述变几何进气道后的气体静温T_S0、气体静压P_S0以及气体总温T_t1和气体总压P_t1；

步骤S302、根据所述变几何进气道节流特性图，由所述变几何进气道的流量系数确定出口总压恢复系数σ_I；

步骤S303、根据气体动力学公式计算变几何进气道喉道气体流量，表达式为：

公式中，k表示为气体绝热指数，R表示为气体常数，A_c表示为变几何进气道的捕获面积，定义为变几何进气道进口在垂直方向的截面积，q(λ₁)表示为变几何进气道进口流量函数，表示为变几何进气道出口流量系数，P_t1表示为在标准大气压下，气体流经所述变几何进气道时的气体总压，T_t1表示为在标准大气压下，气体流经所述变几何进气道时的气体总温；

步骤S304、计算当辅助进气门和辅助放气门分别打开时，变几何进气道出口气体流量，表达式为：

公式中，f_A(β)表示为辅助进气门面积，q(λ_th)表示为变几何进气道喉道处流量函数，f_A(γ)表示为辅助放气门面积，W_ath表示为变几何进气道喉道气体流量，W_a12,β表示为当辅助进气门打开时，变几何进气道出口气体流量的函数；W_a12,γ表示为当辅助放气门打开时，变几何进气道出口气体流量的函数，P_t1表示为在标准大气压下，气体流经所述变几何进气道时的气体总压，T_t1表示为在标准大气压下，气体流经所述变几何进气道时的气体总温。

5.根据权利要求4所述的一种变几何进气道与发动机的一体化建模方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述匹配操作包括：在所述双轴涡扇发动机部件级模型中加入进气道出口与风扇进口流量平衡方程，并且加入初猜值，初猜值为变几何进气道出口流量系数