[发明专利]考虑爆频的脉冲爆震涡轮发动机涡轮综合性能评估方法

权利要求书

1.一种考虑爆频的脉冲爆震涡轮发动机涡轮综合性能评估方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在仿真软件中建立脉冲爆震燃烧室与涡轮的联合仿真非定常计算模型；

S2、根据脉冲爆震波的产生与发展的时间历程，将爆震室与涡轮联合仿真的计算周期划分为三个时间段：燃料的填充过程段，爆震波的生成与传播过程段，爆震波排出后的爆震管内压力降低过程段，根据三个时间段的物理过程特征和经历的时间长度确定各时间段的非定常计算的时间步长与步数；

S3、设置三个时间段的仿真参数，设置非定常计算的结果输出参数，完成设定爆震频率下全过程的非定常联合仿真计算；

S4、根据结果输出参数计算涡轮功率与效率的瞬时值，绘制涡轮进口总压与涡轮瞬时效率随物理时间的变化图线；

S5、根据涡轮进口总压与涡轮瞬时效率随物理时间的变化图线，确定爆震波开始生成的时刻点t1与减弱至消失的时刻点t2；

S6、根据时刻点t1和时刻点t2将整个爆震周期划分为涡轮效率高值区间时间段、涡轮效率低值区间时间段，将涡轮效率高值区间时间段、涡轮效率低值区间时间段的平均功率与效率按时间区间长度进行加权平均得到当前爆震频率下整个爆震周期内的涡轮综合功率与效率；

S7、更换爆震频率，将该爆震频率对应的时间周期长度减去仿真得到的效率高值区间时间长度，即为该爆震频率下效率低值区间的时间长度，通过效率高值区间与效率低值区间的涡轮平均功率与效率的时间区间长度加权平均即可得到该爆震频率下的涡轮综合功率与效率。

2.根据权利要求1所述的考虑爆频的脉冲爆震涡轮发动机涡轮综合性能评估方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括步骤：

S11、对于所需评估的脉冲爆震涡轮发动机的涡轮与相应的爆震燃烧室，分别划分流体域计算网格；

S12、将网格导入到可计算燃烧化学反应的CFD软件中，在CFD软件中建立脉冲爆震燃烧室与涡轮的联合仿真非定常计算模型。

3.根据权利要求1所述的考虑爆频的脉冲爆震涡轮发动机涡轮综合性能评估方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括步骤：

S31、对于燃料的填充过程段，计算域进口设置为压力进口边界条件，给定包括总温、总压、湍流度的仿真参数；

S32、对于爆震波的生成与传播过程段，爆震波排出后的爆震管内压力降低过程段，计算域进口设置为无滑移壁面边界条件；

S33、设置包括涡轮进出口总温、总压、定压比热容、比热比、流量、动叶扭矩的气动相关参数作为非定常计算的结果输出参数；

S34、完成全过程的非定常联合仿真计算。

4.根据权利要求1所述的考虑爆频的脉冲爆震涡轮发动机涡轮综合性能评估方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：

S41、根据脉冲爆震燃烧室与涡轮非定常联合仿真计算输出的包括进出口总温、总压、流量、动叶扭矩、定压比热容、比热比的气动相关参数的瞬时值，计算涡轮功率与效率的瞬时值；

S42、根据涡轮功率与效率的瞬时值绘制涡轮进口总压与涡轮瞬时效率随物理时间的变化图线。

5.根据权利要求1所述的考虑爆频的脉冲爆震涡轮发动机涡轮综合性能评估方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括步骤

S61、将整个爆震周期拆分为三个时间段：时刻点t1之前的时间段、时刻点t1与t2之间的时间段、时刻点t2之后的时间段；

S62、时刻点t1与t2之间的时间段为涡轮效率高值区间时间段，时刻点t1之前与时刻点t2之后的时间段各为涡轮效率低值区间时间段，并将两个涡轮效率低值区间时间段合成一个涡轮效率低值区间时间段；

S63、分别计算涡轮效率低值区间时间段内涡轮瞬时功率与效率的时间平均值、涡轮效率低值区间时间段内的涡轮瞬时功率与效率的时间平均值；

S64、将涡轮效率低值区间时间段内涡轮瞬时功率与效率的时间平均值、涡轮效率低值区间时间段内的涡轮瞬时功率与效率的时间平均值按时间区间长度进行加权平均得到整个爆震周期内的涡轮综合功率与效率。