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航空发动机组态建模仿真技术研究

作　者: 陶金伟
导　师: 黄金泉
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: 航空发动机 数学模型 组态软件技术 部件模型库 实时数据库 通用仿真平台 仿真
分类号: V23
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 227次
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内容摘要


工业组态软件具有操作简单、可靠性高、可扩展性强、通用性好等特点,将组态软件的设计思想和开发方法应用于航空发动机仿真软件研究中,可以开发出模块化、可扩展的、通用的、面向最终用户的航空发动机仿真软件。本文以建立一个专用于航空发动机仿真的组态仿真平台为目标,研究了航空发动机组态建模仿真技术。首先分析和研究了工业组态软件的组成结构和数据处理流程,并根据航空发动机仿真需求设计了适合航空发动机建模仿真的组态软件的总体方案和系统流程,该系统包括发动机部件模型库、图形界面系统、实时数据库系统和模型管理运行系统。对典型发动机模型结构进行比较,并分析组成发动机模型的通用部件及其数学模型,采用基于组件的方法开发了各个部件的组件模型,建立了适合多种发动机组态建模的通用部件模型库。采用实时数据库系统来存储和管理发动机模型仿真数据,为各部件运行提供一个数据共享区来支持仿真。根据航空发动机仿真时的数据特点进行分类,设计了仿真数据模型,提出了实时数据库存储结构和数据管理方法,建立了发动机仿真实时数据库组态和运行系统。对航空发动机组态仿真平台进行了分析和设计。采用基于MFC的单文档框架建立了该仿真平台的图形组态系统,通过鼠标拖放以及参数设置快速建立多种结构发动机仿真模型。建立了通用的发动机模型管理运行系统,提出基于部件的发动机模型初猜向量和共同方程自动组态方法,设计了通用的稳、动态仿真算法。最后,在开发的仿真平台上搭建了多种类型的发动机模型,并分别进行了稳态、动态仿真。仿真结果表明,该仿真平台适合多种类型发动机仿真,航空发动机组态建模仿真技术具有可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 航空发动机建模与仿真的意义  11-12
  1.2 国内外航空建模与仿真的发展及趋势  12-16
    1.2.1 国外研究概况  12-15
    1.2.2 国内研究现状  15-16
  1.3 组态软件的概述  16-17
  1.4 本文主要内容  17-18
第二章 航空发动机组态建模总体设计  18-24
  2.1 组态软件技术  18-20
    2.1.1 组态软件的特点  18-19
    2.1.2 组态软件的结构  19-20
    2.1.3 实时数据库的数据流程  20
  2.2 航空发动机组态建模  20-24
    2.2.1 设计思想  21
    2.2.2 系统总体设计  21-24
第三章 基于组件技术的航空发动机部件模型库建立  24-39
  3.1 发动机部件库总体设计  24-25
  3.2 基本部件数学模型  25-32
    3.2.1 进气道部件  25
    3.2.2 风扇部件  25-26
    3.2.3 压气机部件  26-27
    3.2.4 燃烧室部件  27-28
    3.2.5 涡轮模型部件  28-29
    3.2.6 外涵道部件  29-30
    3.2.7 混合室部件  30
    3.2.8 尾喷管部件  30-32
  3.3 基于组件技术的部件模型实现  32-39
    3.3.1 组件技术  32-33
    3.3.2 部件模型结构  33-36
    3.3.3 基本功能组件  36-37
    3.3.4 组件的注册和调用  37-39
第四章 支持仿真的实时数据库系统设计  39-46
  4.1 实时数据库系统  39-41
    4.1.1 实时数据库系统简介  39-40
    4.2.2 实时数据库特征及结构  40-41
  4.2 实时数据库系统设计  41-46
    4.2.1 系统设计需求  41-42
    4.2.2 发动机仿真数据模型  42-43
    4.2.3 实时数据存储方案  43-45
    4.2.4 数据库管理系统  45-46
第五章 航空发动机组态仿真平台设计  46-57
  5.1 图形组态系统  46-49
    5.1.1 航空发动机组态仿真平台  46-47
    5.1.2 图形系统的数据结构设计  47-48
    5.1.3 图形组态过程  48-49
  5.2 模型管理运行系统  49-57
    5.2.1 模型编译方法  49-50
    5.2.2 模型初始化方法  50-51
    5.2.3 平衡方程的求解  51-52
    5.2.4 稳态仿真  52-54
    5.2.5 动态仿真  54-57
第六章 航空发动机组态仿真算例  57-64
  6.1 单轴涡喷发动机模型仿真算例  57-58
  6.2 双轴涡喷发动机模型仿真算例  58-60
  6.3 双轴混排涡扇发动机模型仿真算例  60-61
  6.4 双轴分开排气涡扇发动机模型仿真算例  61-64
第七章 总结和展望  64-66
  7.1 本文主要工作  64-65
  7.2 下一步研究内容  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
在学期间发表的学术论文  70

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统）
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