鱼雷涡轮机数字仿真

鱼雷涡轮动力系统具有许多优于活塞动力系统的结构和工作特性，在现代鱼雷高速度和远航程的战术要求下，大型热动力鱼雷宜采用涡轮发动机作为推进主机。进行鱼雷涡轮动力装置数字仿真是设计涡轮机的重要步骤，为此，该文针对鱼雷涡轮机设计和研制的需求，采用理论分析、经验推导和实验研究相结合的方法建立了鱼雷开式循环部分进气纯冲动式复速级涡轮发动机设计工况及2种常见变工况的数学模型，着重讨论了变工况过程涡轮机的调节控制方案，提出了简便易行的开关喷嘴控制方法，并对其进行了数字仿真研究。涡轮机内部结构及热力学参数仿真结果表明所建数学模型较为准确，变工况控制方法具有正确的理论依据，并易于工程实现。该文的数字仿真方法将为今后更深入的研究提供技术支持。     

涡轮机动力系统变工况过程内效率建模与仿真

在以往涡轮机动力系统变工况工作过程仿真计算中, 内效率的计算均采用数值拟合方法.本文首次采用理论分析与经验公式相结合的方法,建立了涡轮机动力系统非设计工况下内效率的完整数学模型, 并对其进行了数值仿真,得到了涡轮机动力系统在变工况工作过程中内效率及其影响因素的详细变化情况,仿真结果表明,喷嘴和工作叶片速度系数是影响内效率的最关键因素,通过与试验数据的对比分析,也验证了模型的正确性.     

变工况鱼雷燃气涡轮机调节方法的选择

鱼雷在变速或者变深航行时，效率会变得很低，乃至不能正常运行。所以必须进行变工况的计算，并研究出与之相适应的调节方法。本文应用工程热力学及空气动力学的有关理论，分析了鱼雷燃气涡轮机在变工况条件下的可调参数，提出了可行性调节方法，并给出了相关的计算数学模型。仿真结果验证了数学模型的正确性。     

水下蒸汽涡轮发动机变工况热力特性数值分析研究

为研究水下蒸汽涡轮发动机变工况热功转换规律,考虑了工质绝热指数随温度的变化以及喷嘴内气流摩擦、涡旋对工质的加热作用,建立了变工况汽轮机喷嘴、动叶栅以及涡轮级能量损失的计算模型,并据此编写仿真软件对变压力比和喷嘴入口温度变化时的涡轮机热力过程开展仿真研究。计算结果表明,计算模型能够较好反映汽轮机动态过程能量转换规律,验证了模型建立与仿真的正确性;对于研究机型,变压力比下喷嘴速度因数决定了涡轮机内效率及其轮周效率的变化规律,喷嘴出口工质实际速度大小决定了涡轮机有效功率及其轮周功的变化规律。文中模型可作为水下涡轮机优化设计与控制研究的基础模型。     

变工况超音速喷管环速度系数计算

通过变工况条件下对鱼雷涡轮机喷管环气动力过程的分析，介绍了变工况超音速喷管环速度系数的计算方法，通过算例，给出了鱼雷在变工况下的喷管环速度系数。     

动叶围带对鱼雷涡轮机通流性能影响研究

针对鱼雷涡轮机叶片短小,顶部间隙泄漏损失严重的问题,基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对有无围带下鱼雷涡轮机通流不同工况下流场及性能进行了数值计算,研究了有无围带时涡轮机功率、效率、燃气流量以及各种流动损失的变化规律,分析了叶轮围带对涡轮机通流流场及性能的影响。研究表明,在鱼雷涡轮机叶轮顶部上安装围带有助于消除叶轮流道主流中叶片径向的泄漏流动,减小叶轮内部流动损失,提高涡轮机通流效率和功率,改善鱼雷涡轮机通流部分的工作性能。     

涡轮发动机喷管出口速度的估计方法

相比较于活塞发动机系统,开式循环工作的涡轮发动机动力系统对于工况的变化更为敏感.为了维持系统的经济性,获得较高的喷管效率是必要的.针对开式循环多速制鱼雷涡轮发动机动力系统的工作特点,确定了参数关系,明确了喷管在非设计工况下的各种运行特点.基于热力学和气动力学理论,详细分析了气流通过喷管出口截面处压力波时的流动特性,结合气流速度变化和方向变化,给出了涡轮发动机超音速喷管出口速度的完整的估计方法,为整个涡轮机动力系统优化设计和系统建模提供参考.     

变参数PID方法在涡轮机闭环控制上的应用研究

由于涡轮机对于变工况的敏感程度远远超过活塞机,随着工况的不同,特别是工况变动范围较大时,发动机表现出非线性特征,为发动机功率控制带来困难,因此,有必要采用数字电子控制器对涡轮机动力系统综合控制进行研究.利用发动机转速测量信号解除了转速对被控推进剂流量的耦合作用,利用航深信号补偿了发动机转速增益的变化,合理配置控制参数,采用变参数PID算法实现了系统的无静差控制,同时使控制对象不发生超调.仿真结果表明,该方法能够很快完成发动机的换速且整个过程流量及转速没有超调.     

鱼雷燃气涡轮机废气喷水冷却计算与分析

使用燃气涡轮机可使鱼雷航速大幅度提高,但由于涡轮机后废气温度较高,对密封、轴承、润滑系统及航迹产生不利影响,必须采取措施对废气进行冷却.本文详述了涡轮机废气喷水冷却的原理,并基于工程热力学及流体力学基本理论,建立了废气喷水冷却计算模型,对不同工况下涡轮机废气冷却进行了计算,得到了满足要求的最优喷水量和冷却后废气热力参数.计算结果为燃气涡轮机动力装置冷却系统设计提供了理论支撑.     

鱼雷燃烧室喷嘴流量特性计算

某型鱼雷燃烧室喷嘴流量范围大,自适应性强,与普通离心喷嘴明显不同。本文根据某型鱼雷燃烧室喷嘴的结构尺寸,分析此离心喷嘴的流量变化特点,并在此基础上建立了喷嘴流量变化特性的数学模型。运用数值解法,编程计算了喷嘴流量与喷嘴前后压差的变化关系。最后分析了影响该离心喷嘴流量特性变化的因素。此算法和结果对鱼雷燃烧室变截面大流量离心喷嘴的设计有参考价值。