飞机环控系统引气污染耦合仿真研究

目前对飞机环控系统引气污染的研究无法从环控系统中污染物的产生到座舱内污染物的扩散进行整体仿真模拟。通常所采用一维系统仿真软件AMESim可以对飞机环控系统进行精确建模,获得各个部件内参数的变化;却不能得到详细的流场信息和污染物扩散信息。而计算流体力学软件FLUENT可以提供座舱内非常详细的流体计算结果;但却无法对环控系统各个部件进行精确建模。采用AMESim-FLUENT耦合计算模型,针对飞机引气污染建立联合模型,研究了污染物在环控系统与座舱内的扩散。研究结果表明,AMESim-FLUENT耦合计算模型可以成功模拟引气污染在环控系统以及飞机座舱内的扩散;且耦合计算结果比单一系统仿真模型计算结果更为精确。这种耦合计算方法对于飞机环控系统整体研究具有重要意义。     

喷流速度对引射器特性和APU性能的影响

本文对辅助动力装置(APU)排气引射冷却器进行合理简化,建立了2维计算模型,数值研究了APU排气速度对引射器性能的影响,并运用APU性能计算程序研究了排气速度对APU总体性能的影响。研究表明:APU排气速度愈大,APU舱通风冷却空气流量愈高,APU舱通风冷却效果愈好;但排气速度的增大会导致APU动力段涡轮膨胀比下降,涡轮前温度增高,APU性能降低。     

尾喷口位置变化对APU通风冷却系统引射冷却性能的影响

本文对民机用辅助动力装置(APU)通风冷却系统进行合理简化,建立了2维计算模型,并数值研究了在地面工作情况下APU尾喷口位置对通风冷却系统引射冷却性能的影响,研究表明:当外界环境条件及APU尾喷口射流参数不变时,在不同的APU尾喷口位置下,通风冷却系统内部具有相似的流场特征,但随着APU尾喷口逐渐进入排气管,APU射流同冷却空气流的掺混效果逐渐减弱,冷却空气流流量逐渐减小,APU通风冷却系统的引射冷却性能逐渐恶化。     

APU引气压力低或无引气故障

APU作为航空器上重要的气源和电源,主要供给飞机进行客舱增压及空调、飞机发动机的启动,如果APU出现故障,将导致电源或(和)气源无法供给,必须使用地面设备进行替代。如果在地面突然出现故障时,将对飞行准备及客舱舒服造成严重影响,极易导致航班延误。APU可以在地面给航空器供电供气,也可以在飞行中进行供电或(和)供气。由此可见,飞机上发动机的启动主要是由APU来提供引气和电源使其正常启动,其中因APU引气压力低或无引气是导致发动机启动慢或无法启动的主要原因,下面以737NG为例对该系统进行分析,以供参考。     

基于虚拟材料的螺栓联接复合板固有特性建模

为了提高含螺栓复合材料结构的动力学分析效率,基于虚拟材料模型建立了相应的解析模型,并求解结构的固有特性.对螺栓联接复合材料板结构进行能量分析,采用拉格朗日方程创建了螺栓联接板的动力学分析模型,求解了该结构的固有频率和模态振型.利用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)确定模型中虚拟材料的参数,以达到模型修正的目的.以螺栓联接TC500碳纤维/树脂板为对象进行了实例研究,结果表明:应用该虚拟材料模型可再现螺栓联接复合板结构的振动特性;在经过模型修正后,仿真计算获得的前6阶固有频率与实测值的最大偏差为2.83%,证明了所提建模方法的合理性.     

基于连续投影算法和最小二乘支持向量机的污水中NH3 N近红外光谱建模

通过扫描不同NH_3-N含量污水的近红外光谱,建立了水样中NH_3-N的定量分析模型。考虑到全谱高维数据建模较大的计算负担,采用连续投影算法(SPA)对水样光谱全谱进行特征波长筛选,将筛选后的特征变量采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)进行建模;所建立的SPA和LS-SVM分析模型对污水中NH_3-N分析的预测均方根误差为3.210 8,相关系数为0.984 4,相对分析误差5.681 2;与全谱LS-SVM模型和全谱部分最小二乘(PLS)模型相比,此处的建模方法将全谱模型的512维数据压缩为28维特征光谱数据(计算量占全谱的5.47%),但模型分析精度与全谱LS-SVM模型相近,且高于全谱PLS模型;该方法对实现水样NH_3-N的快速检测以及低维度变量建模具有指导意义。     

基于改进叠加法的变几何轴流压气机性能预测

压气机作为燃气轮机的核心部件,对燃气轮机及其热力循环的性能影响显著,准确预测压气机性能至关重要。该文基于通用级特性曲线,采用改进的逐级叠加法构建了一个变几何多级轴流式压气机性能预测模型。该模型针对现代重型燃气轮机压气机的变几何特点,提出了考虑入口导叶(IGV)和可变静叶(VSV)的压气机级特性计算方法。通过在引气级所对应的连续性方程中扣除引气量的方式,该模型还预测了级间引气对压气机性能的影响。与实验结果的对比验证表明：该模型不仅可准确地预测压气机整机性能及变几何结构、级间引气对压气机性能的影响,结果的相对误差最低可达0.450%,而且可得到压气机各级的几何参数和热力学参数,为后续开发压气机部件稳态和动态模型提供了基础。     

一种无样机的航空发动机转子有限元建模方法

为解决无样机时大型复杂结构的有限元建模准确性问题,对有限元建模、模型修正和确定方法进行研究。首先以模拟转子为研究对象,由模拟转子的几何模型建立了5种不同网格密度的实体模型。模型1至模型5网格密度不断增大,通过计算各模型与最细化网格模型5的模态频率差异确定一个参考模型,模型1相对于模型5频率差异小于0.6%,可作为参考模型。但是参考模型的网格尺寸较大,不能作为整机模型中的部件模型,由此需要建立转子的简化模型。由于参考模型与试验模型的频率误差在3%以内,故可以利用参考模型对简化模型进行模型修正。最后进行了试验模型和修正后的简化模型的相关分析和频响函数对比,二者频率差异在2%以内,模态置信度(MAC)匹配值高于81%,由此验证了通过参考模型修正后的简化模型的正确性和有效性。使用本方法进行无实物样机的真实航空发动机的有限元建模,能提高计算精度和减小计算量,缩短研发周期。     

飞机平台诱发环境温度的建模与仿真

飞机平台的诱发环境是机载设备的实际工作环境,诱发环境温度是影响机载设备工作的主要环境因素。针对飞机平台诱发环境温度的建模与仿真问题,分析了影响飞机平台诱发环境温度的主要因素,提出了以相似传热结构分类为基础的一种飞机平台诱发环境温度建模与仿真方法。将飞机平台相似传热结构分为翼形舱结构、环形舱结构、大舱室结构、开启舱结构和热防护结构,采用集中参数方法建立5种传热结构的通用热特性模型,以Modelica语言为工具建立了5种传热结构的通用热特性仿真模型。对飞机平台进行相似热区域划分,采用通用热特性仿真模型建立飞机整机的诱发环境温度仿真模型。以某型机为例,进行了诱发环境温度仿真计算,验证了建模与仿真的可行性。仿真表明,飞机飞行时机身区域舱内空气温度最高可达70℃,发动机舱内温度短时间内可达140℃,长时间工作在90℃~110℃之间,发动机热防护结构的最高温度可达160℃。     

面向远程仿真的电阻炉建模研究

实验对象模型的建立是远程仿真系统中极其重要的部分．研究了电阻炉远程仿真与控制实验室系统中远程仿真模块的电阻炉建模方案．分析了远程仿真系统与一般工业过程控制中建模需求的区别．探讨了系统的远程特性赋予建模工作的新的特点．根据实验设备的结构和远程特性设计了建模实验，在尝试并比较了多种建模方案及模型结构之后．提出采用多项式拟合方法获得电阻炉针对远程仿真的二阶模型．为验证仿真模型的有效性．将PID控制典型情况下的实时控制曲线与不同阶次、不同结构模型的仿真曲线进行比较．结果表明，采用多项式拟合方法获得的二阶模型与实时控制曲线最一致．能反映电阻炉控制系统的动态特性．并提出了采用插值方法进一步完善仿真模型的设计方案．