[发明专利]单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数仿真方法及装置

说明书

本申请公开了一种单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数仿真方法及装置，所述单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数仿真方法创新性地利用了发动机整机试验实测数据、燃烧室部件特性数据和涡轮部件特性数据，通过燃气涡轮发动机压气机、燃烧室、涡轮部件变比热计算方法和单转子燃气涡轮发动机共同工作条件进行迭代计算，采用此方法得到的最终计算结果更接近真实工作情况，能够有效支撑单转子燃气涡轮发动机总体性能方案的修正完善，提升单转子燃气涡轮发动机研发效率，减少单转子燃气涡轮发动机总体性能方案迭代所带来的经济和时间的损耗。本申请也可为研究整机试验测量的流程参数变化对单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数的影响提供方法支持。

技术领域

本申请涉及涡轮发动机技术领域，特别地，涉及一种单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数仿真方法及装置。

背景技术

在燃气涡轮发动机总体性能计算中，无论是设计点计算还是非设计点计算，都必须先确定冷却空气系统参数(主要是冷却空气量和冷却空气分配比)，因此冷却空气系统参数的准确与否直接影响到发动机总体性能计算的合理性和准确性，特别是高热力循环参数的发动机，由于其冷却空气量占核心流量的比例可达25％的量级，所以高热力循环参数发动机的冷却空气系统参数对发动机总体性能计算的影响远超过低热力循环参数发动机。目前，燃气涡轮发动机冷却空气参数需通过多轮总体性能、部件和空气系统的迭代计算得到，并且由于缺少整机试验实测数据支持，其无法真实反映燃气涡轮发动机冷却空气系统的真实工况。此外，由于燃气涡轮发动机冷却空气系统的复杂性，目前尚无法在整机试验中直接测取冷却空气量和冷却空气分配比，即无法通过试验直接验证总体性能方案中的冷却空气量和冷却空气分配比是否合理和准确。

发明内容

本申请一方面提供了一种单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数仿真方法，旨在解决现有的燃气涡轮发动机冷却空气系统参数计算方法需通过多轮总体性能、部件和空气系统的迭代计算得到，其计算结果无法真实反映燃气涡轮发动机冷却空气系统的真实工况的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种单转子燃气涡轮发动机冷却空气系统参数仿真方法，包括步骤：

S1、获取单转子燃气涡轮发动机整机试验测量参数，获取燃烧室部件特性和涡轮部件特性；

S2、基于步骤S1其获取的整机试验测量参数，通过压气机部件变比热计算方法计算得到压气机进口总焓、压气机出口总焓、压气机增压比、压气机效率、压气机功；

S3、选取发动机总冷却空气量和燃气涡轮导叶冷却空气量作为迭代变量，并赋予迭代计算的初始值；

S4、基于步骤S1已知的整机试验测量参数和步骤S3给定的发动机总冷却空气量和燃气涡轮导叶冷却空气量，获得燃气涡轮动叶冷却空气量、发动机总冷却空气总焓、燃气涡轮导叶冷却空气总焓、燃气涡轮动叶冷却空气总焓、各冷却空气在总冷却空气中的分配比以及燃烧室进口处的总压、总温、总焓、空气物理流量、空气换算流量；

S5、基于步骤S1已知的整机试验测量参数、燃烧室部件特性和步骤S4得到的燃烧室进口处的总压、总温、总焓、空气物理流量、空气换算流量，通过燃烧室部件变比热计算方法计算得到燃烧室出口处的总压、总温、总焓、燃气流量、燃气油气比；

S6、基于步骤S1已知的整机试验测量参数、步骤S3得到的燃气涡轮导叶冷却空气量、步骤S4得到的燃气涡轮导叶冷却空气总焓和步骤S5得到的燃烧室出口处的总压、总温、总焓、燃气流量、燃气油气比，计算得到燃气涡轮换算转速、燃气涡轮动叶进口处的总压、总温、总焓、燃气物理流量、燃气换算流量、燃气油气比；

S7、基于步骤S1已知的涡轮部件特性和步骤S6得到燃气涡轮换算转速、燃气涡轮动叶进口处的总压、总温、总焓、燃气物理流量、燃气换算流量、燃气油气比，通过涡轮部件变比热计算方法计算得到燃气涡轮功、涡轮部件需求的燃气换算流量以及燃气涡轮出口处的总压、总温、总焓、燃气流量、燃气油气比；