一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法技术

本申请属于航空发动机设计领域，为一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，通过在发动机进气道上沿不同径向方向分别设置若干个测点，控制不同径向方向位置处的测点数量对应相同，不同测量半径上的测点形成不同的环面，从而避免由于总温或者总压的径向分布不均匀而导致的流量计算的误差；同时计算不同测量半径上的平均值，根据不同测量半径上的平均值计算发动机进气道每个环面的平均总温和平均总压，实现环面积分计算总压或总温的平均值，有效减少计算误差，提高计算精度，并且通过在发动机进气道的边界处同样设置多组测点，从而消除边界层的影响。而消除边界层的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法


[0001]本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法。

技术介绍

[0002]进气流量是关系航空发动机整机性能和飞发匹配的重要参数，在台架试车过程中准确测量和计算进气流量对于发动机性能调试、出厂使用有着重要意义。目前国内台架试车主要采用的计算方法是，先计算进气道截面总压(总温)所有测点算术平均值，并以此计算发动机进气流量，目前的流量计算方法在精度上有一定偏差，已不满足现有航空发动机技术发展要求。
[0003]目前流量计算方法的精度偏差主要表现在：
[0004]1)该方法未考虑总压(总温)径向分布不均匀性对于流量计算的影响；
[0005]2)边界层内总压(总温)急剧变化，直接与主流参数进行算术平均值也会带来一定的误差。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供了一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，以解决采用现有方式计算航空发动机的进气流量存在精度偏差的问题。
[0007]本申请的技术方案是：一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，包括：
[0008]在发动机进气道上沿不同径向方向分别设置若干个测点，控制不同径向方向位置处的测点数量对应相同，不同测量半径上的测点形成不同的环面，分别测量各个测点处的总温和总压；
[0009]计算不同测量半径上的平均值，根据不同测量半径上的平均值计算发动机进气道每个环面的平均总温和平均总压；
[0010]根据平均总温和平均总压计算不同环面的进口空气流量W1，将该发动机进气道所有环面的进口空气流量W1叠加，得到发动机总进气流量。
[0011]优选地，所述发动机空气流量W1的计算公式为：
[0012][0013]式中，K为常数，k为比热比，P*为进气道总压，T*为进气道总温，A为工艺进气道截面积；q(λ)为质量流量；P
S
为进气道测量静压；C
p
为定压比热容；C
v
为定容比热容。
[0014]优选地，
[0015]C
p
＝f(f
油气比
,T)＝f(0,TK6)；
[0016]R＝8314.5/M，M＝28.97
‑
0.946186far，其中far为油气比。
[0017]优选地，所述平均总温或平均总压的计算方法为：确定进气道各测点的测量半径，计算发动机进气道不同测量半径上测点对应的环面面积，而后通过发动机开车获取对应状态的总温或者总压，分别计算每个环面内，不同测量半径下的平均总温或者平均总压。
[0018]优选地，位于发动机进气道上同一径向方向上的相邻测点之间的距离相同。
[0019]本申请的一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，通过在发动机进气道上沿不同径向方向分别设置若干个测点，控制不同径向方向位置处的测点数量对应相同，不同测量半径上的测点形成不同的环面，从而避免由于总温或者总压的径向分布不均匀而导致的流量计算的误差；同时计算不同测量半径上的平均值，根据不同测量半径上的平均值计算发动机进气道每个环面的平均总温和平均总压，实现环面积分计算总压或总温的平均值，有效减少计算误差，提高计算精度，并且通过在发动机进气道的边界处同样设置多组测点，从而消除边界层的影响。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
[0021]图1为本申请整体流程示意图；
[0022]图2为本申请测点分布结构示意图。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，采用环面积分法进行进气流量的测量，如图1所示，包括如下步骤：
[0025]步骤S100，在发动机进气道上沿不同径向方向分别设置若干个测点，每个测点均有一定的弧长，控制不同径向方向位置处的测点数量对应相同，不同测量半径上的测点形成不同的环面，分别测量各个测点处的总温和总压；
[0026]优选地，总压P*共有40个测点，在相同的测量半径上的4个点按算数平均后得到平均值，不同测量半径上的平均值使用环面平均面积计算的方法得到总的平均总压，环面划分方法见图2。
[0027]优选地，位于发动机进气道上同一径向方向上的相邻测点之间的距离相同，从而对边界层测点进行加密，以能够准确获得边界层内流量。
[0028]总温与总压的测量方式相同，具体不再赘述。
[0029]步骤S200，计算不同测量半径上的平均值，根据不同测量半径上的平均值计算发动机进气道每个环面的平均总温和平均总压；
[0030]不同径向高度的总压的计算方法为：
[0031]P*_H1＝(P*_1_1+P*_2_1+P*_3_1+P*_4_1)/4
[0032]P*_H2＝(P*_1_2+P*_2_2+P*_3_2+P*_4_2)/4
[0033]……
[0034]P*_H1为四个测量耙子上第一个半径R1处四个测点的平均值，共有10个不同半径高度，P*_H1为第10个环面上的平均总压，P*_H2为第9个环面上的平均总压，以此类推。
[0035]平均总压的计算方法为：确定进气道各测点的测量半径，计算发动机进气道不同测量半径上测点对应的环面面积，而后通过发动机开车获取对应状态的总压，分别计算每个环面内，不同测量半径下的平均总压。
[0036]共有10个环面面积S1～S10，计算方法分别为：
[0037](主流区)
[0038][0039]……
[0040][0041]式中，进气道耙子所有测点在进气道中所处位置对应的环面半径，分别记为R1～R
10
，R
总
为发动机进气道半径，通过发动机开车获取相应状态各测点所测总压P*_1_1、P*_1_2
……
，分别计算每个圆环内，四只耙子测点的总压均值P*_H1、P*_H2
……
。
[0042]总温的计算方法与总压相同，具体不再赘述。
[0043]步骤S300，根据平均总温和平均总压计算不同环面的进口空气流量W1，将该发动机进气道所有环面的进口空气流量W1叠加，得到发动机总进气流量。
[0044]根据航空发动机工艺进气道双扭线的特点，确定发动机空气流量W1的计算公式为：
[0045][0046]式中，K为常数，k为比热比，P*为进气道总压，T*为进气道总温，A为工艺进气道截面积；q(λ)为质量流量；P
S
为进气道测量静压；C
p
为定压比热容；C
v
为定容比热容。
[0047]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，其特征在于，包括：在发动机进气道上沿不同径向方向分别设置若干个测点，控制不同径向方向位置处的测点数量对应相同，不同测量半径上的测点形成不同的环面，分别测量各个测点处的总温和总压；计算不同测量半径上的平均值，根据不同测量半径上的平均值计算发动机进气道每个环面的平均总温和平均总压；根据平均总温和平均总压计算不同环面的进口空气流量W1，将该发动机进气道所有环面的进口空气流量W1叠加，得到发动机总进气流量。2.如权利要求1所述的基于环面积分的航空发动机进气流量测量方法，其特征在于，所述发动机空气流量W1的计算公式为：式中，K为常数，k为比热比，P*为进气道总压，T*为进气道总温，A为工艺进气道截面积；q(λ)为质量流量；P
S
为进气道测量静压；C
p
为定压比热容；C<...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡承阳，刘作宏，何志强，闫卫青，朱赤洲，姜繁生，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：