【技术实现步骤摘要】
本申请属于地面及高空起动性能仿真研究领域，特别涉及一种基于试验数据的发动机起动节流反算方法。
技术介绍
1、航空发动机地面及高空起动性能的仿真研究是发动机建模与仿真技术的重点，航空发动机地面及高空起动性能的仿真研究包括发动机起动过程数值模拟。
2、目前的发动机起动过程数值模拟具有如下缺点：
3、1）针对发动机起动过程数值模拟已经存在大量的方法，但仿真精度很低，计算收敛性差，工程实践应用存在较大的局限性；
4、2）现有的起动模型修正未考虑起动燃烧效率的影响，在低转速范围，通用的燃烧室特性插值出的燃烧效率较高转速变化不大，这显然是不符合实际情况的。在涡轮发动机起动过程中，低转速下燃烧室进口空气不均匀，油气混合较差；同时燃烧室处于冷态，压力低，对燃烧时影响较大，燃烧效率较低。
5、因此如何提高发动机起动过程数值模拟计算精度是一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种基于试验数据的发动机起动节流反算方法，以解决目前的发动机起动过程数值模拟仿真精度很低、计算收敛性差的问题。
2、本申请的技术方案是：一种基于试验数据的发动机起动节流反算方法，包括：
3、采用扭矩法将旋转部件的效率特性转换为扭矩特性，并将转换后的扭矩特性通过相似理论拓展至低转速区，得到准确的换算扭矩缩放系数；
4、基于试验数据获取起动机转速-功率特性、起动过程转子加速率特性与起动过程燃油流量数据；基于功率提取法和换算扭矩缩放
5、建立发动机起动性能计算模型，通过发动机起动共同工作方程组得到最小转速点的各个部件参数，包括压气机功、涡轮功和涡轮前总温，根据当前起动机功率采用近似计算法进行点火前起动过程的近似计算；
6、将评估获得的起动过程发动机的燃烧效率代入发动机起动性能计算模型中进行仿真模拟。
7、优选地，所述换算扭矩缩放系数得到步骤包括：
8、获取发动机仿真程序中的特性图，设置效率特性缩放系数对特性图中的特性曲线进行缩放处理，得到扭矩特性；
9、通过定比热获取理想单位功，通过理想单位功构建换算扭矩比例系数，对扭矩特性使用非设计点耦合出的真实压比求解理想单位功，并结合换算扭矩比例系数得到准确的换算扭矩缩放系数。
10、优选地，所述定比热公式为：
11、；
12、所述换算扭矩比例系数为：
13、；
14、所述换算扭矩缩放系数的公式为：
15、；
16、式中，为换算质量流量，n为转速，为相对物理换算转速，cp为气体定压比热，为温度，为压气机压比，γ为比热比，为效率；为温度系数，具体为进口温度与标准大气温度的比值；π为压比；为换算扭矩设计值，为换算扭矩特性图值， δ h ideal,map为理想单位功特性图值； δh ideal,des为理想单位功设计值， δh ideal,offdes为理想单位功耦合后的非设计点参数。
17、优选地，所述起动机转速-功率特性和起动过程转子加速率特性获取具体为：
18、通过高压轴转速插值获得起动机扭矩，进而得到起动机的传递功率，整理得到起动机转速-功率特性和起动过程转子加速率特性。
19、优选地，所述起动过程燃油流量获取方法为：
20、试车台采用科里奥利质量流量计与齿轮流量计串联来共同测量燃油流量；同时通过科里奥利质量流量计的测量结果剔除齿轮流量计输出结果中由于燃油管路中气泡的影响而出现的突然下降的坏点，整理得到起动过程燃油流量。
21、优选地，所述起动燃烧效率反向评估方法具体为：构建发动机起动共同工作方程组，对燃烧效率进行反向评估。
22、优选地，所述发动机起动共同工作方程组为：
23、；
24、；
25、；
26、；
27、；
28、式中，为压气机耗功，为涡轮输出功，为起动过程阻力耗功，为高压轴加速功率，为起动机功率， w a3为燃烧室进口空气流量， w fb为燃油流量， w g4为燃烧室出口燃气流量， w g9为发动机出口燃气流量， n ob为发动机转速控制量， n为相对物理转速， w fb_ob为燃油流量控制量。
29、优选地，所述点火前起动过程的近似计算具体为：
30、建立发动机起动性能计算模型，得到起动机功率与相对物理转速的变化关系；
31、选取起动机功率与点火转速成三次方关系，相对物理转速与点火转速呈线性关系；选择点火转速的工作点作为参考点，零转速至点火转速之间通过转速进行插值，得到发动机的压气机功、涡轮功与涡轮前总温，并根据起动机特性获得当前时间t的起动机功率；
32、在时间t+δt处，以上一时刻t下的相对物理转速n作为当前时刻下的初值，重复计算起动机功率，而后根据转子动力学方程计算出转子加速率 dn/dt，然后根据公式 n t+δt =n t + dn/dt，重新获得 n 1 t+δt，反复重复此过程，直到第 n次计算得到 n n t+δt收敛，计算结束，获得当前时刻下的转速 n t+δt；
33、判断当前时刻下的转速 n t+δt是否达到点火转速，若否，则再次进行不同时刻下转速计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，所述换算扭矩缩放系数得到步骤包括：
3.如权利要求2所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，所述定比热公式为：
4.如权利要求2所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于：所述起动机转速-功率特性和起动过程转子加速率特性获取具体为：
5.如权利要求1所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，所述起动过程燃油流量获取方法为：
6.如权利要求1所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于：所述起动燃烧效率反向评估方法具体为：构建发动机起动共同工作方程组，对燃烧效率进行反向评估。
7.如权利要求6所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，所述发动机起动共同工作方程组为：
8.如权利要求1所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于：所述点火前起动过程的近似计算具体为：
【技术特征摘要】
1.一种基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，所述换算扭矩缩放系数得到步骤包括：
3.如权利要求2所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于，所述定比热公式为：
4.如权利要求2所述的基于试验数据的发动机起动节流反算方法，其特征在于：所述起动机转速-功率特性和起动过程转子加速率特性获取具体为：
5.如权利要求1所述的基于试验数据的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高楚铭，程荣辉，张志舒，贾琳渊，张雪冬，夏禹，好毕斯嘎拉图，朱源松，杨岢钰，辜怀平，刘永亮，柏帅宇，
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：
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