一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法技术

本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法。包括：步骤一：构建变循环发动机流路转换损失模型；步骤二：构建选择阀打开及关闭时的平衡方程，其中，所述选择阀打开时构建：前混合室的进口气流静压平衡方程，以及前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程，所述选择阀打开及关闭分别对应于所述第二外涵的进口的打开和关闭。本申请的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，提出了变循环发动机流路转换过程中的实时计算算法，能够对变循环发动机流路转换过程进行实时模拟，实现对流路转换过程的过渡态计算，为发动机过渡态特性研究、控制规律研究提出技术支持。

A Real-time Calculating Method for Variable Cycle Engine Flow Circuit Conversion

The present application belongs to the field of aeroengine, in particular to a real-time calculation method for flow path conversion of variable cycle engines. It includes: Step 1: Construct the flow path conversion loss model of variable cycle engine; Step 2: Construct the balance equation when the selection valve opens and closes, in which the balance equation of inlet air static pressure of the front mixing chamber and the balance equation of total air pressure of the front mixing chamber after mixing and the total air pressure of the front mixing chamber considering volume effect are constructed when the selection valve opens. The opening and closing correspond to the opening and closing of the entrance of the second connotation, respectively. This application is suitable for the real-time calculation method of flow path conversion of variable cycle engine. A real-time calculation algorithm of flow path conversion process of variable cycle engine is proposed, which can simulate the flow path conversion process of variable cycle engine in real time, realize the transition calculation of flow path conversion process, and provide technical support for the study of engine transition characteristics and control law.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法。
技术介绍
变循环发动机通过一些部件的几何形状、尺寸或者位置的变化调整热力循环参数(流量、压比、涵道比等)。与常规混排涡扇发动机相比，变循环发动机可以通过流路的转换，改变发动机的工作模式，以满足未来多种飞机的使用需求。当变循环发动机中的模式选择阀关闭时，发动机处于单外涵工作模式，该模式下，发动机单位推力较大，适用于超音速飞行状态，当模式选择阀打开时，发动机处于双外涵模式，该模式下，发动机具有较低的耗油率，适用于亚音速飞行状态。对变循环发动机流路转换的实时数值仿真可以有效的反应发动机流路转换过程中，各可调几何部件对发动机的影响，为流路转换的控制提供参考，对其转换过程进行预估。现有的变循环发动机模型，对变循环发动机流路转换过程，均采用了发动机稳态计算的迭代求解方法，该方法收敛性较差，且对稳态点的计算时间较长，无法达到实时计算的目的，无法反映变循环发动机流路转换的动态过程对整机的影响。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本申请的目的是提供了一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。本申请的技术方案是：一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，所述航空发动机包括风扇、第一外涵、第二外涵、CDFS、内涵以及前混合室，所述风扇的出口连接所述第二外涵的进口以及所述CDFS的进口，所述CDFS的出口连接所述第一外涵的进口以及所述内涵的进口，所述第一外涵的出口和所述第二外涵的出口均连通所述前混合室的进口，包括：步骤一：构建变循环发动机流路转换损失模型；步骤二：构建选择阀打开及关闭时的平衡方程，其中，所述选择阀打开时构建：前混合室的进口气流静压平衡方程，以及前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程，所述选择阀打开及关闭分别对应于所述第二外涵的进口的打开和关闭。可选地，所述构建变循环发动机流路转换损失模型包括：获取风扇的出口压力、以及第二外涵的出口压强损失；根据所述风扇的出口压力、以及第二外涵的出口压强损失，计算第二外涵的出口总压恢复系数。可选地，所述获取第二外涵的出口压强损失包括：根据第二外涵的进口和出口的截面积、压力以及流速，计算第二外涵的流路转换损失；根据所述第二外涵的流路转换损失，计算所述第二外涵的出口压强损失。可选地，所述选择阀关闭时构建：前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程。可选地，构建所述前混合室的进口气流静压平衡方程包括：分别获取所述第一外涵和所述第二外涵的出口流量；根据所述第一外涵和所述第二外涵的出口流量，分别计算第一外涵以及第二外涵的出口静压。可选地，获取所述第一外涵的出口流量包括：根据所述CDFS的出口流量、以及所述内涵的出口流量，计算所述第一外涵的出口流量。可选地，获取所述第二外涵的出口流量包括：根据所述风扇的出口流量、以及所述CDFS的出口流量，计算所述第二外涵的出口流量。可选地，构建所述前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程包括：获取所述第一外涵的出口压力和出口流量；获取所述第二外涵的出口压力和出口流量；获取所述前混合室的出口压力和出口流量，其中所述前混合室的出口流量为所述第一外涵的出口流量与所述第二外涵的出口流量之和；根据上述参数构建所述前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程。可选地，获取所述第二外涵的出口压力包括：根据所述风扇的出口压力以及所述第二外涵的出口总压恢复系数，计算所述第二外涵的出口压力。一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算系统，基于如上所述的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，包括：流路转换损失计算模块，所述流路转换损失计算模块用于构建变循环发动机流路转换损失模型；平衡模块，所述平衡模块用于构建选择阀打开及关闭时的平衡方程，其中，所述选择阀打开时构建：前混合室的进口气流静压平衡方程，以及前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程，所述选择阀打开及关闭分别对应于所述第二外涵的进口的打开和关闭。专利技术至少存在以下有益技术效果：本申请的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，提出了变循环发动机流路转换过程中的实时计算算法，能够对变循环发动机流路转换过程进行实时模拟，实现对流路转换过程的过渡态计算，为发动机过渡态特性研究、控制规律研究提出技术支持。附图说明图1是本申请一个实施方式的变循环发动机示意图；图2是本申请一个实施方式的变循环发动机流路转换示意图；图3是本申请一个实施方式的变循环发动机初始流路简化图。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。本申请的航空发动机包括风扇、第一外涵、第二外涵、CDFS、内涵以及前混合室，风扇的出口连接第二外涵的进口以及CDFS的进口，CDFS的出口连接第一外涵的进口以及内涵的进口，第一外涵的出口和第二外涵的出口均连通前混合室的进口。通过选择阀控制第二外涵的打开与关闭实现变循环发动机流路的双外涵模式与单外涵模式的转换。由图2所示，模式选择阀开启和关闭的过程中，第二外涵的流道呈收-扩模式。在选择阀开启时，由于流体从小直径流道突然进入大直径流道，由于流体的碰撞、惯性和附面层的影响，在拐角区形成了旋涡，会引起能量损失。本申请提供了一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，包括：步骤一：构建变循环发动机流路转换损失模型；步骤二：构建选择阀打开及关闭时的平衡方程，其中，所述选择阀打开时构建：前混合室的进口气流静压平衡方程，以及前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程，所述选择阀打开及关闭分别对应于所述第二外涵的进口的打开和关闭。本申请中，构建变循环发动机流路转换损失模型包括：模式选择阀打开时，流体从第二外涵225的进口截面1流入，由第二外涵225出口截面2流出，此时流体充满涵道。获取截面1的面积A1、压力P1以及流速V1，截面2的面积A2、压力P2以及流速V2。根据伯努利方程有：于是第二外涵的流路转换损失为：对截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，所述航空发动机包括风扇、第一外涵、第二外涵、CDFS、内涵以及前混合室，所述风扇的出口连接所述第二外涵的进口以及所述CDFS的进口，所述CDFS的出口连接所述第一外涵的进口以及所述内涵的进口，所述第一外涵的出口和所述第二外涵的出口均连通所述前混合室的进口，其特征在于，包括：步骤一：构建变循环发动机流路转换损失模型；步骤二：构建选择阀打开及关闭时的平衡方程，其中，所述选择阀打开时构建：前混合室的进口气流静压平衡方程，以及前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程，所述选择阀打开及关闭分别对应于所述第二外涵的进口的打开和关闭。

【技术特征摘要】
1.一种适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，所述航空发动机包括风扇、第一外涵、第二外涵、CDFS、内涵以及前混合室，所述风扇的出口连接所述第二外涵的进口以及所述CDFS的进口，所述CDFS的出口连接所述第一外涵的进口以及所述内涵的进口，所述第一外涵的出口和所述第二外涵的出口均连通所述前混合室的进口，其特征在于，包括：步骤一：构建变循环发动机流路转换损失模型；步骤二：构建选择阀打开及关闭时的平衡方程，其中，所述选择阀打开时构建：前混合室的进口气流静压平衡方程，以及前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程，所述选择阀打开及关闭分别对应于所述第二外涵的进口的打开和关闭。2.根据权利要求1所述的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，其特征在于，所述构建变循环发动机流路转换损失模型包括：获取风扇的出口压力、以及第二外涵的出口压强损失；根据所述风扇的出口压力、以及第二外涵的出口压强损失，计算第二外涵的出口总压恢复系数。3.根据权利要求2所述的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，其特征在于，所述获取第二外涵的出口压强损失包括：根据第二外涵的进口和出口的截面积、压力以及流速，计算第二外涵的流路转换损失；根据所述第二外涵的流路转换损失，计算所述第二外涵的出口压强损失。4.根据权利要求3所述的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，其特征在于，所述选择阀关闭时构建：前混合室掺混后气流总压与考虑容积效应下的前混合室气流总压的平衡方程。5.根据权利要求4所述的适用于变循环发动机流路转换的实时计算方法，其特征在于，构建所述前混合室的进口气流静压平衡方程包括：分别获取所述第一外涵和所述第二外涵的出口流量；根据所述第一外涵和所述第二外涵的出口流量，分别计算第一外涵以及第二外涵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁彩云，张博文，李睿，隋岩峰，阎巍，张德志，
申请(专利权)人：北京清软创想信息技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11