一种涡扇发动机加速过程仿真研究方法

研究飞机飞行状态优化,取决于发动机的稳定控制.影响发动机性能的是加速器的控制稳定状态.为了研究某型航空发动机加速过程及加速控制系统性能,提出了分别独立建立涡扇发动机加速控制系统的AEMSitn数学模型和涡扇发动机的AMESet数学模型,并在AMESim软件平台上对控制系统模型和发动机模型进行联合仿真的仿真研究方法.仿真研究结果表明,所建立的联合仿真模型的动静态特性良好,仿真精度高,具有较高的置信度.机械液压式加速控制器能够顺利完成发动机加速过程控制,各项参数变化符合设计要求.提出的仿真研究方法能够成功仿真涡扇发动机加速过程,可为产品的设计提供有价值的参考.     

涡扇发动机特性仿真中的Zooming技术研究

为解决某型涡扇发动机尾喷管改型中的流量匹配问题,利用iSIGHT软件平台集成零维发动机性能仿真程序和三维混合室和尾喷管的流场计算程序,运用零维和三维相结合的数值缩放(Zooming)技术,实现了混合室和尾喷管型面以及进出口面积的自动修正,解决了尾喷管和发动机在设计点与非设计点流量匹配的问题.准确的反映了混合室和尾喷管三维流动效应对流量系数、推力系数以及发动机工作点的影响.该方法可为实现涡扇发动机其它部件的Zooming技术提供有意义的参考.     

基于特性方程的离心压气机的性能仿真

详细分析了空气在离心压气机中的流动机理,基于特性方程建立了一种能够达到设计精度要求的快速简单的离心压气机数学模型,模型中计及离心压气机内出现的各种损失。性能仿真模型具有速度快,适用于大量计算等优点。用Modelica语言和Dymola编译器实现了离心压气机的性能仿真。采用建立的数学模型对Chevis离心压气机的性能进行了模拟,并把仿真结果同实际性能曲线进行了比较。结果表明,采用建立的性能仿真数学模型能够模拟离心压气机性能,并能够实现非设计转速小流量工况下的性能仿真,为设计离心压气机提供了一个有力的工具,具有重要的参考价值。     

涡桨发动机一体化建模与控制系统动态仿真

以某型单转子涡桨发动机为研究对象,分别建立发动机、螺旋桨和执行机构的数学模型。在此基础上,研究带有前馈环节的比例-积分-微分（PID）控制器,形成包含发动机、螺旋桨、控制系统和执行机构在内的涡桨发动机一体化数学模型。开发涡桨发动机离线仿真平台,对发动机的动态特性进行图形化仿真。仿真结果验证表明：所建立的涡桨发动机一体化数学模型满足设计要求,反映了各子系统之间的复杂集成和耦合关系,利用系统模型仿真进行控制系统的组合优化能够有效提高系统性能。     

一体化变几何冲压发动机控制规律研究

为达到减轻导弹发射总重和提高导弹机动性的目的,建立了基于能量法的一体化超声速导弹/冲压发动机控制规律优化设计模型,通过合理调节尾喷管喉部面积,减小进气道的亚声速溢流阻力和提高总压恢复系数,降低冲压发动机的耗油率,实现一体化控制规律,在优化设计模型中,包含导弹升阻特性预测模型、冲压发动机特性与安装特性计算模型.将相应的计算程序在iSIGHT软件平台中进行集成并利用其优化功能,实现了尾喷管最优控制规律设计.对某型冲压发动机的计算结果表明,通过优化调整尾喷管喉部面积,可以显著降低导弹的发射总重,并明显提高导弹机动性.     

亚燃冲压发动机建模及性能研究

关于冲压发动机动力性能优化建模问题,冲压发动机模型及特性与飞行高度、马赫数、攻角有关,决定发动机的性能因素。为了优化冲压发动机动力性能和控制系统设计总体规划,提出建立亚燃冲压发动机特性计算的数学模型,借助于simu-link仿真平台搭建了亚燃冲压发动机模块化的稳态仿真模型,进行不同飞行条件下的特性计算的分析,重点分析了不同进口条件对进气道正激波强度的影响。通过与GasTurb软件中模型参数比较验证了模型的正确性。仿真结果表明,模型可用于冲压发动机总体初步设计研究。     

高超声速巡航飞行器推进系统建模与仿真

关于飞行器控制优化设计问题,在高超声速巡航飞行器概念研究中涉及多学科设计优化.为了开发出快速预测推进系统性能的超燃冲压发动机模型是非常必要的.在飞行器机身-发动机一体化和Cowl - to-tail气动-推进界面划分的基础上,分别建立了进气道内压段、隔离段、燃烧室、尾喷管模型以及发动机总体性能模型.应用一维流分析方法进行了高超声速巡航飞行器推进系统性能分析.最后以某类高超声速巡航飞行器为研究对象,进行了飞行器推进系统性能仿真.仿真结果表明建立的推进系统模型和使用的一维流分析方法用在飞行器概念研究阶段是可行、有效的,为优化飞行器推进稳定性控制提供参考.     

基于模糊PID的汽油发动机调速系统的研究设计

针对工业生产中,汽油发动机运动过程复杂,常规PID难以控制的问题,提出一种自适应模糊PID控制算法,对汽油机的输出转速进行参数自整定。首先介绍汽油机调速系统的组成,然后建立了汽油机以及执行器的数学模型,然后分析了模糊PID控制原理,建立模糊控制规则表和模糊PID控制系统仿真模型,并利用所设计的模糊PID控制系统对汽油发动机进行调速仿真。仿真结果表明,所设计的模糊PID控制方案能够有效改善汽油发动机转速的动态和稳态性能。     

基于模糊PlD的汽油发动机调速系统的研究设计

针对工业生产中,汽油发动机运动过程复杂,常规PlD难以控制的问题,提出一种自适应模糊PlD控制算法,对汽油机的输出转速进行参数自整定。首先介绍汽油机调速系统的组成,然后建立了汽油机以及执行器的数学模型,然后分析了模糊PlD控制原理,建立模糊控制规则表和模糊PlD控制系统仿真模型,并利用所设计的模糊PlD控制系统对汽油发动机进行调速仿真。仿真结果表明,所设计的模糊PlD控制方案能够有效改善汽油发动机转速的动态和稳态性能。     

航空发动机试车半物理仿真中的故障模拟技术研究

为提高航空发动机研发过程中试车人员的故障处理能力,设计可视化的试车半物理仿真系统,对空气起动系统、燃油系统、发动机系统进行故障模拟。建立故障数学模型、现象数学模型和故障排除方法相结合的故障处理模型,实现故障的设置、现象和处理过程仿真,根据系统响应时间和精度对故障排除操作进行关键性能指标评价。仿真结果表明,该系统可实现航空发动机试车故障过程的可视化,能够直观反映故障现象和处理过程。     

微型燃机控制系统设计中的几个问题

详细介绍了100 kW微型燃气轮机控制与电力变换系统的设计方法,针对微型燃气轮机控制系统设计中存在的几个主要问题进行了分析和综述.根据燃气轮机数学模型具有多变量、强干扰、参数时变的特点采用单神经元控制器对转速进行闭环控制,分析了回热器等辅助设备控制的耦合关系,对软启动斩波控制、电池控制和逆变、并网控制的工作原理进行了详细的介绍,并按照工况的需求提供了控制方法.讨论了控制器参数设计对系统性能的影响,对研究的结果进行了仿真和实验,并对燃气轮机控制技术的发展做了总结和展望.     

Modelling compressible gas flow near the nozzle of a gas atomiser using a new unified model

In this paper, a unified numerical model is used to simulate the compressible gas flow, during the process of atomisation of liquid, near the atomiser nozzle in gas-only case studies. The flow of the under-expanded gas jets is studied, by analyzing the pressure field, density field and the spatial distribution of Mach number of the gas. The simulated predictions of gas status at the nozzle exit, the radial profile of Pitot pressure, aspiration pressure, and the spatial distribution of the density gradient, are compared with relevant experimental results and an analytical correlation, in order to validate and verify the application of this unified model in the numerical simulation of the gas dynamic behavior during gas atomisation. The simulation results show that the compressible gas flow near the nozzle of a discrete jet atomiser is different from that in a typical annular slit atomiser. Unlike existing models, this new formulation has the potential to be used in future to simulate the simultaneous flow of compressible gas and a weakly compressible liquid metal stream.     

Automatic modeling of a gas turbine using genetic programming: An experimental study

This work deals with the analysis and prediction of the behavior of a gas turbine (GT), the Mitsubishi single shaft Turbo-Generator Model MS6001, which has a 30 MW generation capacity. GTs such as this are of great importance in industry, as drivers of gas compressors for power generation. Because of their complexity and their execution environment, the failure rate of GTs can be high with severe consequences. These units are subjected to transient operations due to starts, load changes and sudden stops that degrade the system over time. To better understand the dynamic behavior of the turbine and to mitigate the aforementioned problems, these transient conditions need to be analyzed and predicted. In the absence of a thermodynamic mathematical model, other approaches should be considered to construct representative models that can be used for condition monitoring of the GT, to predict its behavior and detect possible system malfunctions. One way to derive such models is to use data-driven approaches based on machine learning and artificial intelligence. This work studies the use of state-of-the-art genetic programming (GP) methods to model the Mitsubishi single shaft Turbo-Generator. In particular, we evaluate and compare variants of GP and geometric semantic GP (GSGP) to build models that predict the fuel flow of the unit and the exhaust gas temperature. Results show that an algorithm, proposed by the authors, that integrates a local search mechanism with GP (GP-LS) outperforms all other state-of-the-art variants studied here on both problems, using real-world and representative data recorded during normal system operation. Moreover, results show that GP-LS outperforms seven other modeling techniques, including neural networks and isotonic regression, confirming the importance of GP-based algorithms in this domain.     

临界流文丘里喷嘴测量不确定度分析

介绍了临界流文丘里喷嘴的工作原理,以及用pVTt法气体流量标准装置检定临界流文丘里喷嘴流出系数时的不确定度分析。对于检定过程的不确定度问题,列出了理想条件下的临界流量、实际条件下的临界流量以及喷嘴流出系数不确定度等的数学模型。并对检定过程中喷嘴流出系数的相对拓展不确定度进行了详细的评定,分析了各个因素的来源,便于我们在实际工作中分析影响测量不确定度的主要因素,从而提高我们校准工作的准确度和可靠性。     

风力发电机组的变论域自适应模糊控制

建立了变速变浆距风力发电机组的简化模型。在此基础上，将变论域自适应模糊控制应用到风力发电机组的转速和浆距控制系统中，改善风力发电机组的风能捕获性能。变论域自适应模糊控制器在保持规则形式不变的前提下。论域随着误差的变化而变化。这种控制器不但具有经典模糊控制的优点，如不需要精确的数学模型，产生非线性控制动作，良好的动态性能等．而且具有较高的控制精度。仿真结果证明该方法改善了风力发电机组的控制性能。     

Effects of pulse flow and leading edge sweep on mixed flow turbines for engine exhaust heat recovery

Recovery of heat energy from internal combustion engine exhaust will achieve significant road transportation CO2 reduction. Turbocharging and turbogenerating are most commonly used technologies to recover engine exhaust heat energy.Engine exhaust pulse flow can significantly affect the turbine performance of turbocharging and turbogenerating systems,and it is necessary to consider the pulse flow effects in turbine design and performance analysis.An investigation was carried out by numerical simulation on th...     

重型燃气轮机IGV系统建模与故障仿真

重型燃气轮机是能源高效转换与清洁利用系统的核心动力装备。为确保重型燃气轮机的安全、稳定运行,以双连杆型进口导叶(IGV)系统为研究对象,进行分析建模与故障仿真研究。首先,对IGV系统进行机理分析,建立了液压驱动部分和机械传动部分的动力学模型。其次,基于模块化建模方法,在Simulink中搭建了非线性IGV系统仿真模型,并将IGV仿真模型输出与燃机电厂IGV历史运行数据进行对比。最后,对典型故障进行故障机理分析,分别建立了各类故障的动力学模型,并在Simulink中搭建了故障仿真模型。仿真结果表明,所建IGV系统模型能准确反映IGV角度跟随负荷的变化,与电厂实际运行数据一致;IGV系统故障模型与故障机理分析基本符合,具有较高的准确性。建模与故障仿真具有良好的研究前景,为燃气轮机IGV系统的动态分析和故障诊断提供了重要技术参考。     

Structural design optimization of wind turbine towers

This paper describes several optimization models for the design of a typical wind turbine tower structure. The main tower body is considered to be built from uniform segments where the effective design variables are chosen to be the cross-sectional area, radius of gyration and height of each segment. The nacelle/rotor combination is regarded as a rigid non-rotating mass attached at the top of the tower. Five optimization strategies are developed and tested. The last one concerning reduction of vibration level by direct maximization of the system natural frequencies works very well and has shown excellent results for both tower alone and the combined tower/rotor model. Extensive computer experimentation has shown that global optimality is attainable from the proposed discretized model and a new mathematical concept is given for the exact placement of the system frequencies. The normal mode method is applied to obtain forced response for different types of excitations. The optimization problem is formulated as a nonlinear mathematical programming problem solved by the interior penalty function technique. Finally, the model is applied to the design of a 100-kW horizontal axis wind turbine (ERDA-NASA MOD-0). It has succeeded in arriving at the optimum solutions showing significant improvements in the overall system performance as compared with a reference or baseline design.