冲压发动机性能参数计算方法技术

本发明专利技术涉及冲压发动机技术领域，公开了一种冲压发动机性能参数计算方法。该方法包括：针对进气道进行三维CFD数值模拟计算获得进气道阻力Finlet、流量及非均匀的进气道出口截面参数；基于流量及非均匀的进气道出口截面参数获得出口总压Pt；基于流量、出口总压Pt及总温通过一维守恒计算获得进气道出口相关参数；通过燃烧室一维性能计算方法，基于进气道出口相关参数、预定燃油流量mf和预定喷注位置、预定分配比例计算燃烧室推力Fcom和燃烧室出口相关参数；采用三维CFD数值模拟方法基于燃烧室出口相关参数计算尾喷管推力Fnozzle；基于进气道阻力Finlet、预定燃油流量mf、燃烧室推力Fcom和尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数。由此，能够准确获得发动机整机性能。

【技术实现步骤摘要】
冲压发动机性能参数计算方法
本专利技术涉及冲压发动机
，尤其涉及一种冲压发动机性能参数计算方法。
技术介绍
准确获取冲压发动机的性能对吸气式高速飞行器推阻匹配至关重要。在进行冲压发动机性能计算时，采用纯一维性能分析方法获得的发动机性能误差较大；采用纯三维(进气道、燃烧室和尾喷管均为三维CFD数值模拟)计算方法虽然精准度较高，但由于燃烧反应机理复杂，存在计算周期较长(月级)的问题。能否在较短周期内获得较精准的冲压发动机性能直接影响到发动机和飞行器研究工作。因此，需要一种能够得较精准的冲压发动机性能的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供了一种冲压发动机性能参数计算方法，能够解决上述现有技术中的问题。本专利技术的技术解决方案：一种冲压发动机性能参数计算方法，其中，该方法包括：根据飞行来流状态参数针对进气道进行三维CFD数值模拟计算获得进气道阻力Finlet、进气道流量及非均匀的进气道出口截面参数；基于所述进气道流量及所述非均匀的进气道出口截面参数通过面积加权平均法获得出口总压Pt；基于所述进气道流量、所述出口总压Pt及总温通过一维守恒计算获得进气道出口相关参数；通过燃烧室一维性能计算方法，基于所述进气道出口相关参数、预定燃油流量mf和预定喷注位置、预定分配比例计算燃烧室推力Fcom和燃烧室出口相关参数；采用三维CFD数值模拟方法基于所述燃烧室出口相关参数计算尾喷管推力Fnozzle；基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数。优选地，基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数包括：基于所述进气道阻力Finlet、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算发动机整机推力Fx；基于所述发动机整机推力Fx和所述预定燃油流量mf计算发动机整机比冲Isp。优选地，通过下式计算发动机整机推力Fx：Fx＝Fcom+Fnozzle-Finlet。优选地，通过下式计算发动机整机比冲Isp：Isp＝Fx/mf。优选地，所述飞行来流状态参数包括马赫数、高度和姿态。优选地，进气道出口相关参数包括：进气道出口的马赫数、进气道出口的密度、进气道出口的静温和进气道出口的静压。优选地，燃烧室出口参数包括燃烧室出口流量、燃烧室出口压力和燃烧室出口温度。优选地，所述燃烧室一维性能计算方法为燃烧室变比热一维性能计算方法。通过上述技术方案，可以基于进气道三维CFD数值模拟获得进气道阻力、进气道流量及非均匀的进气道出口截面参数，采用进气道流量和出口截面参数加权平均得到出口总压，通过一维守恒计算处理获得进气道出口相关参数，作为燃烧室一维计算的入口参数；通过燃烧室一维性能计算，获得燃烧室推力和燃烧室出口相关参数，作为三维尾喷管计算的输入；通过尾喷管三维CFD数值模拟，获得尾喷管推力；基于进气道阻力、燃烧室推力、尾喷管推力和预定燃油流量可获得发动机整机性能。由此，能够较短周期内更为精确的获取进气道、尾喷管三维特性性能和燃烧室一维性能参数，进而更准确获得发动机整机性能，具有计算周期较短、精度较高、便于操作的特点，适合在发动机性能计算时使用，在工程上具有较好的应用前景。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种冲压发动机性能参数计算方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。图1为本专利技术实施例提供的一种冲压发动机性能参数计算方法的流程图。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种冲压发动机性能参数计算方法，其中，该方法包括：S100，根据飞行来流状态参数针对进气道进行三维CFD数值模拟计算获得进气道阻力Finlet、进气道流量及非均匀的进气道出口截面参数；其中，非均匀的进气道出口截面参数包括非均匀的出口压力参数，在S102中通过对其进行面积加权平均法可以得到出口总压(也就是，将非均匀的出口压力参数加权平均得到平均出口总压)。S102，基于所述进气道流量及所述非均匀的进气道出口截面参数通过面积加权平均法获得出口总压Pt；S104，基于所述进气道流量、所述出口总压Pt及总温通过一维守恒计算获得进气道出口相关参数(进气道出口一维参数)；其中，在前述飞行来流状态参数确定的情况下，就可以相应地确定所述总温。步骤S104中获得的进气道出口参数可以作为S106中燃烧室相关计算的输入。S106，通过燃烧室一维性能计算方法，基于所述进气道出口相关参数、预定燃油流量mf和预定喷注位置、预定分配比例计算燃烧室推力Fcom和燃烧室出口相关参数；举例来讲，预定燃油流量、预定喷注位置和预定分配比例可以根据实际情况预先进行设定，本专利技术不对此进行限定。步骤S106中获得的燃烧室出口参数可以作为S108中尾喷管三维CFD数值模拟计算的输入。S108，采用三维CFD数值模拟方法基于所述燃烧室出口相关参数计算尾喷管推力Fnozzle；S110，基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数。通过上述技术方案，可以基于进气道三维CFD数值模拟获得进气道阻力、进气道流量及非均匀的进气道出口截面参数，采用进气道流量和出口截面参数加权平均得到出口总压，通过一维守恒计算处理获得进气道出口相关参数，作为燃烧室一维计算的入口参数；通过燃烧室一维性能计算，获得燃烧室推力和燃烧室出口相关参数，作为三维尾喷管计算的输入；通过尾喷管三维CFD数值模拟，获得尾喷管推力；基于进气道阻力、燃烧室推力、尾喷管推力和预定燃油流量可获得发动机整机性能。由此，能够较短周期内更为精确的获取进气道、尾喷管三维特性性能和燃烧室一维性能参数，进而更准确获得发动机整机性能，具有计算周期较短、精度较高、便于操作的特点，适合在发动机性能计算时使用，在工程上具有较好的应用前景。根据本专利技术一种实施例，S110中基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数包括：基于所述进气道阻力Finlet、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算发动机整机推力Fx；基于所述发动机整机推力Fx和所述预定燃油流量mf计算发动机整机比冲Isp。根据本专利技术一种实施例，可以通过下式计算发动机整机推力Fx：Fx＝Fcom+Fnozzle-Finlet本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲压发动机性能参数计算方法，其特征在于，该方法包括：根据飞行来流状态参数针对进气道进行三维CFD数值模拟计算获得进气道阻力Finlet、进气道流量及非均匀的进气道出口截面参数；基于所述进气道流量及所述非均匀的进气道出口截面参数通过面积加权平均法获得出口总压Pt；基于所述进气道流量、所述出口总压Pt及总温通过一维守恒计算获得进气道出口相关参数；通过燃烧室一维性能计算方法，基于所述进气道出口相关参数、预定燃油流量mf和预定喷注位置、预定分配比例计算燃烧室推力Fcom和燃烧室出口相关参数；采用三维CFD数值模拟方法基于所述燃烧室出口相关参数计算尾喷管推力Fnozzle；基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数。

【技术特征摘要】
1.一种冲压发动机性能参数计算方法，其特征在于，该方法包括：根据飞行来流状态参数针对进气道进行三维CFD数值模拟计算获得进气道阻力Finlet、进气道流量及非均匀的进气道出口截面参数；基于所述进气道流量及所述非均匀的进气道出口截面参数通过面积加权平均法获得出口总压Pt；基于所述进气道流量、所述出口总压Pt及总温通过一维守恒计算获得进气道出口相关参数；通过燃烧室一维性能计算方法，基于所述进气道出口相关参数、预定燃油流量mf和预定喷注位置、预定分配比例计算燃烧室推力Fcom和燃烧室出口相关参数；采用三维CFD数值模拟方法基于所述燃烧室出口相关参数计算尾喷管推力Fnozzle；基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述进气道阻力Finlet、所述预定燃油流量mf、所述燃烧室推力Fcom和所述尾喷管推力Fnozzle计算冲压发动机整机性能参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，向安定，邵文清，马文杰，张聪，王梓任，
申请(专利权)人：北京空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11