[发明专利]一种考虑进气畸变的涡轴发动机混合维数仿真方法及系统

说明书

本发明属于涡轴发动机领域，具体涉及一种考虑进气畸变的涡轴发动机混合维数仿真方法及系统。包括如下步骤：给定进气道进口的来流参数，所述来流参数包括进气口畸变指数DCsubgt;60/subgt;；建立功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量平衡；求解功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量平衡获得使功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量平衡均小于预设值时的功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量中的自变量的值。本发明的仿真方法的计算结果精度高，通过该计算结果获得的涡轴发动机的工作参数的精确度得到了保证，更利于涡轴发动机实际工作状态研究和分析。

技术领域

本发明属于涡轴发动机领域，具体涉及一种考虑进气畸变的涡轴发动机混合维数仿真方法及系统。

背景技术

涡轴发动机在使用过程中，存在气动失稳的问题，其现象表现为压气机的旋转失速或整个压缩系统的喘振。其主要原因为进气道进口气流畸变通过进气道发展后影响压气机的气动稳定性，降低稳定裕度，容易使压气机进入旋转失速和喘振的状态。从而导致发动机性能下降和不稳定工作，甚至严重运行安全。

目前，国内在进行涡轴发动机进气压力畸变对气动稳定性及发动机整机性能影响计算时，如图1所示，仅针对进气道开展进口畸变(DC_60,inlet)下的三维流动计算，然后将进气道出口的不均匀流场处理成总压畸变指数(DC_60,inlet)，利用平行压气机理论，通过Newton-rapsen或其它迭代方法开展涡轴发动机仿真计算，获得压气机的平均工作点、平均工作参数及涡轴发动机工作参数。

其中，平行压气机理论就是将进气道出口气流分成若干股平行的气流，分别进入对应的压气机，这几股气流相互之间没有任何物质及能量的交换，在压气机出口处假设其静压强制相等，随后在压气机后的虚拟的混合室进行混合后获得均匀参数的气流，如图2所示。

上述的针对进气畸变通常采用的是平行压气机模型，平行压气机模型采用很多假设，包括基于压气机出口静压相等及相应出口气流混合均匀的假设，而且其采用的压气机特性是未畸变状态下的压气机特性，未反映畸变对压气机特性的影响，由此其计算结果的准确性是无法保证的，通过该计算结果获得的涡轴发动机工作参数的精确度也无法保证，不易于涡轴发动机实际工作状态研究和分析。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种考虑进气畸变的涡轴发动机混合维数仿真方法及系统，本发明的仿真方法的计算结果精度高，通过该计算结果获得的涡轴发动机的工作参数的精确度得到了保证，更利于涡轴发动机实际工作状态研究和分析。

本发明包括如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种考虑进气畸变的涡轴发动机混合维数仿真方法，包括如下步骤：

给定进气道进口的来流参数，所述来流参数包括进气口畸变指数DC₆₀；

根据来流参数获得压气机的第一截面参数、燃烧室的第二截面参数、燃气涡轮的第三截面参数、动力涡轮的第四截面参数和第五截面参数；

建立压气机与燃气涡轮的功率平衡，建立燃烧室出口与燃气涡轮进口的第一流量平衡，建立燃气涡轮出口与动力涡轮进口的第二流量平衡，建立动力涡轮出口与尾喷管进口的第三流量平衡；

求解功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量平衡获得使功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量平衡均小于预设值时的功率平衡、第一流量平衡、第二流量平衡和第三流量中的自变量的值。

进一步地，所述来流参数还包括进口总温T_t1和进口总压P_t1；

所述第一截面参数包括压气机出口质量流量W₂和压气机消耗功率L_C；