氨-氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略及系统技术方案

本发明专利技术提供一种氨

【技术实现步骤摘要】
氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略及系统


[0001]本专利技术属于航空动力
，具体属于一种氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略及系统。

技术介绍

[0002]转子发动机凭借体积小、结构简单、传动平稳、功重比高的优点，在小型航空动力系统方面发挥着独特的优势。但同时，由于其狭长的燃烧室形状、复杂的工作室形貌变化，导致热效率与油耗一直是它无法避开的难题。为了迎合发动机节油、减排的迫切需求，同时兼顾发动机性能，一种新型结构转子发动机被提出来。氨
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氢双燃料航空转子发动机压缩比更大，在上止点处的低容积持续期更长，发动机狭长的燃烧室这一缺点得到改善。
[0003]另外，为了改善高油耗、提高热效率并减少碳排放，需要寻求一种新的燃烧策略。氢和氨作为新型绿色能源，被首先考虑。与传统能源相比，氨燃烧速度较慢，但可以合理解决发动机高排放的问题，氢活化能低、化学反应速度快，氨掺入氢用作发动机燃料为解决以上问题提供了新思路。氨
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氢双燃料用于转子发动机，可以在维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略，其特征在于，具体步骤如下：S1基于质量守恒定律、能量守恒定律、理想气体状态方程构建氨
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氢双燃料航空转子发动机单区数值仿真模型；S2将不同氨
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氢双燃料航空转子发动机的结构参数、控制参数和燃料参数输入氨
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氢双燃料航空转子发动机单区数值仿真模型，得到对应的性能参数，建立不同结构参数、控制参数和燃料参数与对应性能参数的仿真数据集；S3以仿真数据集中的性能参数为优化目标，采用NSGA
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2算法对仿真数据集中的控制参数进行优化，得到不同负荷下最优性能参数对应的氨
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氢双燃料航空转子发动机的最优控制参数。2.根据权利要求1所述的一种氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略，其特征在于，S1中，按照发动机热力学过程，氨
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氢双燃料航空转子发动机单区数值仿真模型包括进气过程模型、压缩过程模型、燃烧过程模型、膨胀过程模型和排气过程模型，每一个过程模型均包括容积子系统、燃烧子系统、漏气流子系统、传热子系统、物性参数子系统，容积子系统、燃烧子系统、漏气流子系统、传热子系统、物性参数子系统的输出通过质量、能量守恒方程连接，获得单个燃烧室内总的工质质量m和内能u的变化；通过热力学定律气体状态方程得到缸内缸压、缸温的变化规律，根据缸内缸压、缸温的变化规律得到发动机性能参数。3.根据权利要求2所述的一种氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略，其特征在于，S1中，所述容积子系统用于计算单个燃烧室容积变化V，发动机燃烧室容积变化V与偏心轴转角之间的关系如下：其中：K为发动机形状参数；e为偏心距；B为缸体宽度；V
p
为燃烧室凹坑容积。4.根据权利要求2所述的一种氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略，其特征在于，S1中，燃烧子系统用于计算燃料燃烧放热量Q，单位放热率随偏心轴转角的变化如下：其中，x为燃烧期间烧掉的燃料百分数，ma为燃烧品质系数，系数c为韦伯系数，Hu为燃料热值；η
b
为燃烧效率，m
fuel
为燃料量，通过掺氢量Hf与当量比β计算。5.根据权利要求2所述的一种氨
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氢双燃料航空转子发动机多目标优化控制策略，其特征在于，S1中，漏气流子系统用于计算漏气量及其携带能量，泄漏流量q通过两腔室压力差Δp与转速U进行计算，如下：
其中，l、b和δ分别表示漏气口的长、宽和高；μ为气体的粘性系数；对于顶端泄漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：何光宇，杨正浩，杜洋，耿琪，王瑞，柴艳，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：