面向对象的航空发动机性能仿真系统框架设计

基于面向对象的软件设计思想,设计了一种灵活、通用、可靠的航空发动机仿真平台框架。将仿真平台划分成了清晰的3个层次,并在每一层下设置了相应的类模型,各层之间的数据交换灵活、高效;然后建立了标准化的部件类库,针对不同类型的发动机,可以高效地搭建起对应的发动机模型,并可兼顾稳态、过渡态和实时仿真等多种计算任务的要求。最后在该框架的基础上,建立了某型双转子混排涡扇发动机的对象模型,分别对稳态和过渡态过程进行了仿真,计算结果精度高,验证了仿真平台的有效性。     

STOVL型战斗机变循环发动机性能数值模拟

针对短距起飞垂直降落型(STOVL)战斗机的发动机特性进行分析。在常规双轴涡扇发动机性能模拟程序的基础上, 添加了升力风扇与滚转控制喷管部件模块, 并加入了尾喷管喉道面积、模式选择阀门面积和低压涡轮导向器面积等调节变量, 编写了带升力风扇的变循环发动机整机性能数值模拟程序, 选取超音速巡航状态设计点, 确定设计点各参数, 计算分析了带升力风扇的STOVL型变循环发动机在超音速巡航状态、海平面静止状态及STOVL状态的性能参数。研究结果表明:这种创新的变循环推进系统, 通过改变发动机有效涵道比, 提供了较大的推力增加, 同时降低了耗油率。     

一种基于贡献率图的KPCA故障识别方法

提出一种新的针对KPCA模型的故障识别方法——贡献率图法。该方法是在微分贡献率图和核函数导数的基础上提出来的,它采用统计量T2和SPE对每个变量的偏导数来度量每个变量对统计量T2和SPE的贡献率。和基于数据重构法的KPCA故障识别方法相比,该方法不需要任何迭代近似计算和数据的重构,计算量小且可避免重构产生的误差对识别结果的影响。通过在某型涡扇发动机故障检测与诊断中的应用表明,该方法比基于数据重构法的故障变量识别准确率更高,再结合发动机故障机理分析,便可准确地确诊故障,从而大为缩短故障定位及排故的时间,预防重大事故的发生。     

常规结构和“腔中腔”结构的涡轮级间燃烧室数值模拟

利用流体计算软件模拟涡轮级间燃烧室(ITB)三维两相燃烧流场,研究了常规结构收集涡和腔中腔(CIAC)结构收集涡的ITB燃烧和流场变化规律。湍流模型采用可实现[WTBX]k-ε[WTBZ]模型模拟,燃烧模型采用非预混平衡化学反应模型，并对2种不同结构ITB模型的温度、流场、组分等进行了分析和比较。结果发现2种结构的ITB燃烧室可以很明显地提高低压涡轮进口速度及进口温度,周向腔内前半段温度要高于后半段,主流通道下游参与二次燃烧的燃料为未完全燃烧氧化的低碳化和物。“腔中腔”结构的ITB燃烧更充分,温升更大,顶部凹槽具有明显增强火焰稳定性的作用。     

不同叶片径向凹槽结构的超紧凑型涡轮级间燃烧室数值模拟

利用流体计算软件,采用Realizable [WTBX]k[WTBZ]-ε湍流模型和PDF输运燃烧模型,分别对无凹槽和5种不同径向凹槽叶片结构的超紧凑型涡轮级间燃烧室(ITB)三维两相燃烧流场进行了数值模拟,并比较分析了不同ITB模型的速度场、温度场和总体性能参数。计算结果表明不同叶片径向凹槽结构内部的速度场、温度场差异较大,进而影响到富油燃烧产物在主流下游通道进行二次贫油燃烧的完全程度和ITB出口截面温度分布。改进叶片径向凹槽结构可以使级间燃烧室总压损失更小、燃烧效率和温升更高、出口污染物浓度更低。     

高超声速飞行器变比热驻点热流计算

 为快速准确预测高超声速飞行器驻点热流密度,基于P-R 状态方程,计算空气真实气体状态下比热比、定压比热容,得到温度拟合公式。应用变比热计算了高超声速飞行器激波后温度,应用空气真实气体状态下定压比热容计算了典型的高超声速钝头体驻点热流密度值。计算结果与实验值基本吻合,表明计算方法可行,有足够的精度,可为高超声速飞行器初步设计热环境计算和防热材料的合理选择提供可靠的参考数据。