The invention discloses a method for modeling, simulation and analysis of a thermal mechanical system such as an aircraft engine, which is used to solve the technical problems of poor practicability of the prior method. The technical scheme is to adopt the object oriented modeling method, which avoids the defects of readability, maintainability and poor expansibility in the process oriented programming method. The invention is based on a universal simulation platform MATLAB/SIMULINK, which is convenient for the design of a thermodynamic system controller such as an engine in the later stage, and has a better human-computer interaction interface. The coupling of different functional modules is low, which makes the modeling process more flexible, extensible and transplantable. In the invention, the algorithm of each component and the iterative solver is optimized, aiming at establishing a high-precision engine model. With the linearization module, the design method of the mature linear system controller can be applied to the engine model, and the practicability is good.
【技术实现步骤摘要】
用于航空发动机等热力机械系统建模仿真分析的方法
本专利技术属于航空发动机等热力机械系统的建模与仿真领域,特别涉及一种用于航空发动机等热力机械系统建模仿真分析的方法。
技术介绍
航空发动机是一个由多个转动部件组成的复杂非线性气动热力学系统,设计发动机不仅要求综合运用包括空气动力学、固体力学、热力学、流体力学、材料学等多个学科的知识,还因其非线性的属性决定了需要通过大量实验来确定各个部件的实际工作特性。利用计算机建立发动机数学模型进行研究,可以缩短研制周期、降低经费投入、减少现场试验次数、提高技术更新速度,也可以避免不必要的风险。美国等国家于1950年最先开始了对航空发动机数值建模、计算方面的研究,先后开发出了GENENG、DYNGEN等发动机模型,国内专家也相继就这一难题展开研究。文献1“航空发动机建模技术研究,李家瑞.南京航空航天大学,2005”是根据DYNGEN改编,采用面向过程的程序设计方法编写的部件级模型。此类模型不足之处主要体现在:(1)基本都是采用面向过程的程序设计方法开发的,程序的可阅读性、可维护性和可扩展性较差,已经难以满足现代软件系统的应用要求,难以与一些现有的高效率仿真软件、平台进行仿真交互;(2)在获取发动机工作特性时,程序运行和数据管理不便,缺乏直观有效的界面支持;(3)根据模型进行总体性能分析或控制计划仿真验证时,由于缺乏相应的研发工具,首先要完全理解程序思路,再在源程序基础上进行修改调试,加入完成所要求功能的代码,使得整个研究过程繁琐复杂,加大开发人员工作量,并提高了模型仿真设计使用的门槛,对开发人员的发动机建模理论知识储备提出很 ...
【技术保护点】
一种用于航空发动机等热力机械系统建模仿真分析的方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一、首先给出仿真系统的总体设计要求,依据此总体设计要求,再结合航空发动机自身模型复杂、计算繁琐的特点,将该仿真系统的架构分为四层;用户操作层、发动机组件层、基础算法层、信号传递及输入/输出层;各层之间相对独立,便于设计人员根据不同仿真目标进行针对性的修改、优化或者扩展;步骤二、根据不同层次、模块的功能特点设计其MATLAB/Simulink实现方法;首先建立基础算法层,该基础算法层包含气体变比热计算模块和插值模块,这些模块算法相对简单,功能相对单一,故编写为C语言函数,以供发动机组件调用;MATLAB,是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,包括MATLAB和Simulink两大部分;Simulink,MATLAB的重要组成部分;C语言,编程语言;步骤三、建立发动机组件层,该组件层包含所有发动机这些涡轮机械系统的常用模块及对应的迭代解算器模块;使用S函数并结合Simulink模块编写发动机组件各部件模块均采用S函数模块编写;其算法是在传统部件法基础上,引入可视化理 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于航空发动机等热力机械系统建模仿真分析的方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一、首先给出仿真系统的总体设计要求,依据此总体设计要求,再结合航空发动机自身模型复杂、计算繁琐的特点,将该仿真系统的架构分为四层;用户操作层、发动机组件层、基础算法层、信号传递及输入/输出层;各层之间相对独立,便于设计人员根据不同仿真目标进行针对性的修改、优化或者扩展;步骤二、根据不同层次、模块的功能特点设计其MATLAB/Simulink实现方法;首先建立基础算法层,该基础算法层包含气体变比热计算模块和插值模块,这些模块算法相对简单,功能相对单一,故编写为C语言函数,以供发动机组件调用;MATLAB,是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,包括MATLAB和Simulink两大部分;Simulink,MATLAB的重要组成部分;C语言,编程语言;步骤三、建立发动机组件层,该组件层包含所有发动机这些涡轮机械系统的常用模块及对应的迭代解算器模块;使用S函数并结合Simulink模块编写发动机组件各部件模块均采用S函数模块编写;其算法是在...
【专利技术属性】
技术研发人员:缑林峰,崔凯,史东烨,王璐璐,黄雪茹,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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