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某改型航空涡轴发动机建模与性能匹配

作　者: 金洪江
导　师: 叶志锋
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 航空涡轴发动机部件级数学模型仿真性能匹配遗传算法
分类号: V235
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

研制航空发动机是一项既耗时又花费巨大的工程。通过建立发动机的数学模型,进行仿真试验,可以节省研制时间和成本,并降低发动机的研制风险。本文以某改型航空涡轴发动机为研究对象,开展了发动机部件级建模研究。基于各部件的特性,建立了可在个人计算机上运行的数字仿真模型。该模型用牛顿-拉夫森法求解发动机共同工作方程,既可进行发动机稳态性能计算,也可进行动态过程的实时仿真。通过与试车数据的对比,验证了该数学模型的有效性与准确性。为了掌握发动机的性能,根据该模型初步分析了发动机的特性,包括高度特性、温度特性和节流特性。本文同时对发动机生产过程中所遇到的性能匹配问题进行了研究,分析了现有的试车法和小偏差法及其弊端,并提出了一种基于遗传算法的性能匹配方法。通过对试车数据的分析比较,得出新方法的实用性优于前两种方法的结论。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 航空发动机仿真技术及重要性  10
  1.2 航空涡轴发动机概述  10-13
  1.3 国内外航空发动机数学模型研究状况  13-14
  1.4 本论文的主要内容及结构  14-16
    1.4.1 主要内容  14-15
    1.4.2 论文结构  15-16
第二章发动机建模技术  16-23
  2.1 部件法建模  17-18
  2.2 特性线法建模  18-21
  2.3 智能建模  21-22
    2.3.1 基于人工神经网络的发动机模型辨识  21-22
    2.3.2 基于小波变换的发动机模型辨识  22
  2.4 本章小结  22-23
第三章涡轴发动机部件级数学模型  23-42
  3.1 基本假设  23
  3.2 发动机热力特性的求取  23-25
    3.2.1 比热  24
    3.2.2 焓  24-25
  3.3 部件法建模所需部件特性  25-26
  3.4 数据的预处理  26-28
  3.5 发动机模型相似参数  28-29
  3.6 基本部件的气动热力学方程  29-32
    3.6.1 大气条件  30
    3.6.2 进气道  30
    3.6.3 压气机  30-31
    3.6.4 燃烧室  31
    3.6.5 燃气发生器涡轮  31
    3.6.6 动力涡轮  31-32
    3.6.7 负载  32
    3.6.8 排气管  32
  3.7 稳态模型的计算  32-34
    3.7.1 共同工作点平衡方程  32-33
    3.7.2 稳态模型的求解  33-34
  3.8 动态模型的求解  34-36
    3.8.1 动态模型的控制方程  34
    3.8.2 转子动力学方程求解  34-36
  3.9 仿真结果  36-41
    3.9.1 稳态仿真结果  36-37
    3.9.2 动态仿真结果  37-38
    3.9.3 发动机的特性  38-41
  3.10 本章小结  41-42
第四章涡轴发动机的安装性能匹配  42-45
  4.1 小偏差法  42-44
  4.2 试车法  44
  4.3 本章小结  44-45
第五章基于遗传算法的性能匹配  45-54
  5.1 遗传算法基本思想  45-46
  5.2 遗传算法的特点  46
  5.3 遗传算法的基本操作  46-49
    5.3.1 编码  46-47
    5.3.2 种群设定  47
    5.3.3 适应度函数  47-48
    5.3.4 遗传操作  48-49
  5.4 遗传算法的应用步骤  49
  5.5 遗传算法的关键问题  49-50
  5.6 用遗传算法处理性能匹配问题  50-52
  5.7 对比分析  52-53
  5.8 本章小结  53-54
第六章结论  54-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
在学期间的研究成果及发表的学术论文  60-61
附录  61-68

某改型航空涡轴发动机建模与性能匹配

内容摘要

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