文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
面向对象的航空发动机性能仿真系统设计与实现
姓名:徐鲁兵
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:潘宏亮
20070301
摘要本文以涡轮喷气发动机为研究对象,通过按功能对其进行模块化分解,建立了各组成部件的数学模型;采用面向对象建模方法建立了计算机能够识别和执行的仿真模型,设计与实现了可用于二次开发的航空发动机性能仿真系统框架。在该同一个仿真框架内,既可进行涡轮、涡扇喷气发动机稳态性能计算,也能进行动态过程仿真,还可仿真加力工作特性,初步显示了该仿真框架的灵活性和可扩展性;通过多个算例数据的对比,在一定范围内验证了该仿真系统软件的有效性。利用该软件成功实现了某型单轴涡喷发动机控制器与对象全系统的实时仿真。首先,从基本物理定律出发详细分析了研究对象发动机的组成部件、功能及流程参数之间的相互联系;其次,采用模块化建模方法对研究对象进行了模块化分解,分别建立了各组成部件的数学模型以及基于部件的整体发动机数学模型,并简单介绍了数学模型的求解方法;然后,采用面向对象方法和自下而上的分层设计思想从程序实现的角度对研究对象进行了类属层次划分,形成了仿真系统层次结构,并通过喑探⒘朔抡婺P停蛔詈螅ü憬峁沟娜砑橹7⒎式设计实现了可用于二次开发的航空发动机性能仿真系统软件,达到了需求目标。本文所开发的航空发动机性能仿真通用框架与软件,不仅可以作为发动机性能分析的有力工具,也可以为控制器的设计研究提供依据,为进一步实现飞机,发动机闭环速度控制的联合仿真提供了可靠的发动机模型,具有一定的工程应用价值。【关键词】航空发动机,性能分析,建模与仿真,面向对象西北工业大学硕士学位论文
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第一章绪论§引言§航空发动机数学模型与计算机仿真研究状况特点,已成为开展先进高性能航空推进系统设计的重要手段之一А俊众所周知,涡轮喷气发动机的诞生是现代航空技术发展过程中的重要里程碑。白涡轮喷气发动机诞生半个多世纪以来,航空燃气涡轮发动机作为一个技术密集型的现代高技术热力流体机械,得到了迅速的发展。许多具有高推重比和低油耗的航空发动机已经得到了广泛的应用,并且也派生出了多种形式的涡轮喷气发动机,如涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮桨扇发动机等【”】。早期的航空燃气涡轮发动机的设计计算和研究。都是基于简单公式和经验数据,靠人工计算完成。这样的设计计算方法,需要耗费大量的人力和时间,计算精度低,随着计算机技术和计算数学的迅速普及和发展,计算机仿真扑慊D技术作为一种重要的研究方法,已经渗透到许多科学技术领域。经过几十年来人们对发动机各系统工作规律认识的不断提高,也逐渐认识到仿真技术在航空发动机从研制到应用各个阶段的重要性。从概念研究、方案论证、分析设计、虚拟制造、试飞训练、故障诊断、规划管理直到战备预研等多方面,仿真技术以其投入少、风险小,在虚拟真实的情况下,对发动机可能遇到的各种工作状况进行模拟,具有辅助设计、引导研制、减少发动机试验、缩短研制周期、降低研制成本等诸多航空发动机的工作过程是一个极其复杂的气动热力过程。用于描述这个复杂过程的发动机性能计算机仿真是发动机仿真技术的重要组成部分,开展这方面的研究工作在航空发动机学科,乃至整个航空发动机研制过程,都具有极其重要的现实意义。发动机性能计算机仿真不仅能够指导发动机设计、缩短研制周期、节约经费,而且具有良好的可控性、可观性、安全性、重复性和经济性等特点,因此受到世并且不能保证发动机的设计参数达到最优啊界各国特别是发达国家的高度重视。建立合理、准确的航空发动机工作过程的数诬北工业大学硕士学位论文.
程序啪退婧蟾慕木哂卸嘀纸峁寡∠畹奈信缬胛猩确⒍绦駽§.庋芯勘尘坝胂肿仿真试验与分析的关键。对于如何用数学方法和计算机技术描述发动机内在的气动热力学规律,研究其性能,一直是国内外航空发动机数值仿真研究的重要课题。早在世纪年代,国外就开始了对航