基于试验数据的发动机部件串行协同仿真方法

为探究整机与部件仿真数据和测试数据的匹配性,基于MATLAB/SIMULINK、Python和通用商业CFD软件,开发了数据驱动的部件串行协同仿真技术,主要由航空发动机整机的集成仿真平台和部件串行协同仿真平台组成。其中,集成仿真平台采用模块化的方法对发动机部件建模,结合共同工作方程及边界约束条件,实现了发动机整机和部件特性的迭代模拟;发动机部件串行协同仿真平台采用自编程序结合底层求解程序,提出了重叠区域的交界面数据传递与处理方法,实现了部件间的串行仿真和边界迭代求解,完成了零维、三维仿真的耦合求解过程。以某小型涡喷发动机为研究对象,基于已有试验数据进行案例验证,计算结果最大误差不超过5%,表明集成仿真平台与串行协同仿真平台的准确性及工程应用价值。

基于动态边界的跨声速压气机过渡态载荷研究

针对航空涡轮发动机压气机部件的过渡态,基于动态边界并结合双向流固耦合(FSI)方法模拟了跨声速压气机NASA Rotor 67的过渡态过程,获得了考虑叶片弹性变形的压气机过渡过程特性曲线,研究了叶片气动弹性变形对跨声速压气机加速过程中气动参数、流场激波结构演变过程的影响,分析了加速过程中非定常气动载荷与离心载荷共同作用下的叶片变形特征。结果表明:随转速升高,叶片变形对上半叶高区域的总压比和总温比的影响较显著;加速过程中,叶片变形对通道内激波结构特征及其演变有一定的影响;叶片变形主要集中在上半叶高,以弯曲变形为主导,主要由离心载荷造成,加速过程中叶尖区域的叶型出现反扭现象,从而引起压气机气动性能参数的变化。

某型涡扇发动机测量数据融合模型

为提高传感器测量数据的有效性、可信性,基于共同工作方程,采用原始对偶内点法对某型涡扇发动机测量数据进行了融合分析。通过案例研究了当可测量参数存在误差时融合模型对流量、温度及压力等参数的预测效果;使用两种初值更新法,测试了不同工况下的物理运算时间;研究了约束违反程度对数据融合效果的影响;测试了关键传感器失效情况下,动态数据融合模型对缺失参数的预测效果,提出了进一步加快计算速度的方法。结果表明:通过数据融合,测量数据和未测量参数的不确定度下降到1%以内;通过算法优化,运算时间减小到5 s,为发动机状态监控、传感器维护和传感器失效情况下发动机控制策略的制定提供了支持。