Структурно-параметрический синтез и анализ авиационных ГТД и энергетических установок на их основе

• Автор: Горюнов, Иван Михайлович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 330 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 АВИАЦИОННЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ ДВИГАТЕЛИ И

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ СЛОЖНЫХ СХЕМ И МЕТОДЫ

ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Актуальность проблемы математического моделирования газотурбинных двигателей и энергетических установок

1.2 Виды математических моделей. Классификация математических моделей

1.3 Обзор математических моделей и программных средств моделирования газотурбинных двигателей и энергетических установок

1.4 Постановка задачи исследования

2 ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК
2.1 Основные положения математического моделирования газотурбинных двигателей и энергетических установок
2.2 Требования, предъявляемые к математическим моделям газотурбинных двигателей и энергетических установок
2.3 Принципы построения математических моделей газотурбинных двигателей и энергетических установок
2.4 Структура системы моделирования
2.5 Структурно-параметрический синтез и анализ, организация вычислительного процесса
Выводы по главе
3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ЦИКЛОВ ГТД С РАЗЛИЧНЫМИ РАБОЧИМИ
ТЕЛАМИ

3.1 Основные положения анализа термодинамических свойств рабочих тел
3.2 Математические модели расчета термодинамических свойств рабочего
тела
3.2.1 Расчет состава продуктов сгорания в зависимости от типа и состава топлива
3.2.2 Расчет термодинамических параметров воздуха и продуктов сгорания жидкого углеводородного топлива
3.2.3 Расчет термодинамических параметров воздуха и продуктов сгорания газообразного топлива
3.2.4 Расчет термодинамических свойств воды и водяного пара
3.2.5 Расчет термодинамических свойств хладагентов
3.3 Математические модели термодинамических процессов парогазовых
смесей
3.3.1 Определение относительной влажности рабочего тела и относительных расходов водяного пара и конденсата
3.3.2 Расчет теплоемкости, энтальпии и энтропии рабочего тела
3.3.3 Определение конечного давления в адиабатическом процессе по начальному значению давления, начальному и конечному значению температуры
3.3.4 Определение конечной температуры в адиабатическом процессе по заданным значениям начальной температуры, начальному и конечному давлению
3.3.5 Определение температуры по заданным значениям давления, влагосодержанию воздуха и энтальпии
3.3.6 Определение конечного давления и температуры в адиабатическом процессе по начальным значениям давления, температуры и конечному значению энтальпии
3.3.7 Определение критической температуры в адиабатическом процессе по заданным значениям начальной температуры, начальному и критическому давлению
3.4 Оценка адекватности математических моделей термодинамических
свойств и процессов парогазовых смесей
Выводы по главе
4 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1 Метод представления многопараметрических характеристик узлов
4.1.1 Способ представления характеристики компрессора
4.1.2 Метод определения точки на характеристике компрессора
4.2 Математические модели основных элементов газотурбинных двигателей
4.3 Математические модели теплообменных аппаратов
4.4 Математические модели элементов паровых турбин
4.5 Математические модели элементов преобразователей низкопотенциальной энергии
4.6 Оценка работоспособности и адекватности моделей функциональных элементов
Выводы по главе
5 МЕТОДЫ ВЫПОЛНЕНИЯ СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА И АНАЛИЗА АВИАЦИОННЫХ ГТД И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ ОУЮУТ
5.1 Система математического моделирования газотурбинных двигателей
и энергетических установок
5.2 Структурный синтез схемы двигателя
5.3 Параметрический синтез
5.4 Параметрический синтез и анализ
5.5 Параметрический анализ
5.6 Структурный анализ
5.7 Структурно-параметрический анализ
5.8 Методика моделирования рекурсивной информационной связи элементов модели

проточной части ГТД любых реальных схем различного назначения, включая адаптивные и комбинированные. Он получил широкое распространение в промышленности. Основу комплекса составляет универсальная математическая модель ГТД. Для удобства при исследовании той или иной схемы ГТД разработан специальный модуль «Формирование облика двигателя», который автоматически рассчитывает и подключает в расчетный алгоритм данного ГТД характеристики таких узлов как компрессор и турбина. Также по желанию пользователя могут быть подключены типовые характеристики для таких узлов как «Входное устройство», «Переходный канал», «Камера сгорания основная и форсажная», «Выходное устройство», «Теплообменник» или «Холодильник».
Модель состоит из большого набора отдельных независимых и полностью самостоятельных модулей. Каждый из этих модулей описывает рабочий процесс в одном из узлов ГТД. Стандартный набор модулей узлов включает: компрессор осевой или центробежный, турбину осевую или центростремительную, камеру сгорания ГТД (основную, форсажную), камеру смешения, входное и выходное устройства, переходный канал, разделитель потоков, теплообменник-регенератор, теплообменник-охладитель,
теплообменник, заменяющий камеру сгорания, двухпозиционный клапан (переключающее устройство), воздушный винт (самолетный и вертолетный), соосные воздушные винты с дифференциальным редуктором, редуктор, агрегаты, эжектор, оперативный модуль (реализует вычисление любой формулы специально разработанным кодированием в потоке входной информации), фортран-модуль (позволяет включать алгоритмы пользователя на алгоритмическом языке Фортран в ММ. При этом требуется трансляция этого модуля и новое создание исполняемого модуля ММ).
При выполнении каждого расчета принципиальная схема ГТД должна быть задана с исходными данными. Она задается в виде цифрового шифра. Кроме шифра может быть задан целый набор признаков, которые позволяют пропускать некоторые в данном случае ненужные фрагменты алгоритмов, а главное выбирать нужный вариант фрагмента при наличии альтернатив.