某涡轮过渡流道弯掠支板反设计及性能分析

某型涡扇发动机涡轮过渡流道与整流支板一体化设计方案中,支板采用了弯掠组合构型方案.为深入理解支板设计机理及其对流道总体性能影响规律,开展了对该型支板反设计研究.以涡轮过渡流道支板的进、出口气动参数和相应的几何参数为输入条件,结合标准支板叶型,应用所开发的叶型造型软件对弯掠支板作了详细反设计及相应的造型计算,获得的支板造型结果与原始结果十分吻合;随后对带支板和下游低压涡轮导向器叶排的整个过渡流道性能进行全三维CFD数值分析.数值计算与对应实验结果一致性较好,一方面表明反设计方法是可行和可靠的;同时表明合理的支板弯掠构型与恰当的流道型面有机组合能明显提高涡轮过渡流道的性能.     

某型涡扇发动机分段线性化模型的建立

基于某型涡轮风扇发动机非线性动态模型,建立并实现了该发动机的分段线性化模型.介绍了拟合法建立涡轮风扇发动机线性状态空间模型的建模方法,并以发动机高压转子转速为参考参数选取发动机的稳态工作点,分别求取了这些工作点处的线性状态空间模型.以这些线性状态空间模型为基础,在Simulink仿真平台下,采用S-function模块建立了分段线性化发动机模型,并实时地对模型进行求解,得到所需要的高低压转子转速、涡轮落压比以及燃烧室温度等发动机参数.分段线性化模型与非线性模型的仿真结果比较表明此种建模方法输出精度高,能够很好的反映该型发动机的特性.     

基于CFX的某型航空发动机燃气涡轮特性计算

使用CFX软件对某型航空发动机的燃气涡轮进行特性仿真计算,计算结果表明,该燃气涡轮性能平坦、工作范围宽,能满足某型发动机的设计指标。仿真计算结果可以为发动机的改进设计提供重要的参考。     

某涡扇发动机最小油耗模式性能优化算法研究

针对发动机安全性、减少油耗、降低热应力问题,研究某型涡扇发动机非线性数学模型,在满足发动机各部件物理约束条件和推力相等的条件下,采用遗传算法就巡航状态下耗油率最低,对性能指标进行寻优,寻优过程用GAlib类库的遗传算法和涡扇发动机非线性数学模型结合编程实现.在地面及空中巡航状态下分别进行仿真,在推力相等的条件下,地面巡航状态的耗油率在优化后比优化前降低了13.8%,空中巡航状态的耗油率在优化后比优化前降低了9.45%.研究表明:遗传算法适用于像涡扇发动机巡航状态性能寻优这样大规模、高度非线性及无解析表达式的性能优化.     

基于网格实现的汽轮机基础优化设计

工程优化设计往往需要进行大规模的数值计算,拥有大量闲置资源的网格环境为建立这种高性能计算平台提供了可能.但是网格资源的动态性、异构性和分布性的本质特征,阻碍了网格技术在工程应用上的普及.为了利用网格环境中大量的闲置资源来协同解决实际工程中复杂的优化设计问题,建立了一个4层结构的高性能网格计算平台,并利用Kriging近似模型,在该平台上开发了以减轻基础重量和降低基础振幅为目的的多目标汽轮机优化设计的网格算法.使用该算法,在网格平台上对两个汽轮机基础进行了优化设计,与序列线性规划方法的结果比较表明所开发的优化算法有较高的计算精度.还分析了当使用不同数量的计算节点时网格的加速情况,说明所发展的优化方法能够在网格环境中高效地运行,搭建的网格平台也适合于工程优化设计.     

低红外特征涡扇发动机性能参数多目标优化设计方法

为了在发动机设计阶段降低涡扇发动机的红外辐射强度,建立了一种外涵引气冷却排气系统高温壁面的优化技术,开展了带外涵引气冷却的低红外特征涡扇发动机总体性能优化设计方法研究。首先,建立了带外涵引气冷却的涡扇发动机总体性能计算模型,并分析了非加力状态下引气量对发动机性能参数的影响;其次,提出了基于序列二次规划算法的设计参数多目标优化方法,优化的目标包括高单位推力、低单位油耗和低红外辐射强度;最后,基于以上模型和方法,对设计点非加力情况下的涡扇发动机设计参数进行多目标优化。研究结果表明,相较于传统的涡扇发动机设计参数选取,带外涵引气冷却的涡扇发动机具有更低的红外特性,并且经过多目标优化后,带外涵引气冷却的涡扇发动机在兼顾低红外特征的同时具有更优的总体性能。     

实用微型涡喷发动机控制系统的设计

介绍了国产某型涡喷发动机控制律的设计过程,从对发动机的数学建模入手,通过系统辨识得出其模型参数,采用差量式PID算法,使用Matlab/Simulink模块进行控制参数的调试,最后将控制律用Keil C编程;并在发动机上进行参数的最终调节;实现了发动机转速的稳定控制;该设计方法对于其他控制对象的PID控制律的设计可供参考;实际应用表明,该系统工作性能稳定、可靠.     

水下涡轮发动机推进系统闭环控制设计

水下航行器涡轮发动力推进系统在偏离设计工况时敏感性大,因而对涡轮机动力系统实施转速闭环控制具有重要意义;从系统物理特性、可实现性出发,通过分析涡轮机动力系统工作机理,建立了适用于系统特性和控制律综合的系统数学模型,利用燃料泵排量闭环控制的控制方法,获得了针对工质秒耗量的控制律,完成了涡轮机推进系统闭环控制设计;仿真计算结果表明,控制方法能够较好地兼顾系统的运行效率和平稳性,且在整个工况变动范围内控制律满足设计指标要求。     

基于参数化的涡轮叶片三维气动优化仿真

为了提高涡轮叶片的设计效率,在分析已有涡轮叶片截面线参数化造型技术优缺点的基础上,基于B样条曲线实现了涡轮叶片截面线的参数化造型和参数化修改,并编写了叶片造型程序,实现了叶片流场模型的自动化生成.以某型号涡轮叶片为例,对其进行三维流场数值模拟,然后采用遗传算法和序列二次规划法算法的组合,以涡轮的气动效率为目标函数,对涡轮叶片进行了气动优化.算例结果表明文中所建立的涡轮叶片自动优化设计体系是可行的.     

基于改进Alopex算法的燃机中冷器优化设计

舰船燃机中冷器可以改善其变工况性能,所以中冷器的质量对舰船有效载荷有影响.但目前中冷器优化多采用简单进化算法且约束条件多采用公式拟合致使误差较大,无法得到最优解.为了提出可行的设计优化中冷器算法,对板翅式换热模块采用效率-传热单元数法建立性能校核程序,随后研究全局及局部搜索能力俱佳的改进Alopex(Algorithms of patternextraction)进化算法,并将优化算法与性能校核过程结合,开发新的中冷器芯体质量、效率和热侧压降的多目标混合优化设计程序.数值优化结果表明,改进混合算法能够得到比SGA(简单遗传算法)和简单Alopex算法更优的设计结果.结果证明,改进方法能够为中冷器进一步优化设计提供参考.     

单级低压涡轮气动设计方法研究

研究一套单级轴流式涡轮气动设计仿真程序。在通流设计阶段,融入了先进的可控涡和可变涡轮功设计思想,有着AMDC、Soderberg、Carter三种模型可供选择。仿真程序采用一种新的涡轮平面叶栅反设计方法,相比传统反设计算法,更加简单实用;在原有理论基础上,引入非均匀有理B样条曲线,改进了前、后倒圆生成方法,消除了低能阻塞区;为验证设计程序,给出了单级涡轮设计实例进行仿真,结果表明程序稳定,可以实现涡轮叶片设计,叶片通道收敛效果良好。     

基于改善系统可维护性的软件设计优化与实现

维护是软件生命周期的一个重要阶段。软件的可维护性是构成软件质量的一个重要方面,直接决定了在软件系统或产品上需要投入 多大的成本与精力。当前,软件的可维护性越来越得到业界的重视,并逐渐成为衡量软件系统或产品是否成功的一个重要标志。人们对于软 件可维护性的分析与研究的热情也越来越高,期望能找到软件系统可维护性提高和优化的方法。从理论而言,研究能够从组成软件生命周期 的各个阶段入手,文章着眼于软件设计阶段,从软件设计的角度对软件的可维护性的提高与优化进行分析探讨.并针对一个具体项目给出相 关解决方案。