[发明专利]燃料室虚拟试验方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机虚拟试验技术领域，特别涉及一种燃料室虚拟试验方法及系统。

背景技术

虚拟试验技术在上个世纪八十年代开始兴起，在国防领域尖端的武器系统研制中应用较多。虚拟试验技术作为数字化的试验技术，集仿真技术、计算机技术、网络信息技术、试验技术等于一身，被认为是提高武器系统或产品的研制水平，增强创新力和竞争力的有效技术手段。

现在在国外先进国家，以建模仿真技术为基础的虚拟试验已成为武器系统试验与评价工作的重要组成部分，而且有些场合可以部分地取代实物试验，成为武器系统试验与评价的新途径。

国外实践证明，研制过程采用先进的虚拟试验技术是克服巨额投资、缩短研制周期、弥补大型试验设施能力不足的主要技术途径。在国外，研制过程中的试验和评价已经广泛应用建模和仿真、虚拟试验和虚拟测试技术，利用完善的数据库和仿真模型进行试验和评价，试验与测试工作在产品的设计阶段得到充分进行，产品的使用缺陷有85%是在设计验证中发现的。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种燃料室虚拟试验系统，包括：燃料室气动性能虚拟试验子系统，用于通过燃料室一维和三维的气动性能虚拟试验，获得燃料室部件的气动性能数据和气动模型，其中，所述气动性能数据包括燃料室进出口的热力参数之间的关系；以及燃料室虚拟试验环境子系统，用于根据所述燃料室部件的气动性能数据和气路组件模型进行燃料室试验环境虚拟试验，获得整个试验气路的流动情况，其中，热力参数包括各排进气孔局部流阻φ_Mi，各排进气孔的总流阻φ_fM，火焰筒各排孔的进气百分比K_i，各截面的余气系数α_i，火焰筒热阻损失φ_Mh，气流通过扩压器的扩张损失φ_g，气流通过扩压器的扩张损失φ_g，燃烧室总流阻系数φ_M，φ_M=φ_g+φ_fM+φ_Mh。燃烧室总压恢复系数σ_c，燃烧室容热强度Q_VC，根据所求取的所述参数进行燃料室虚拟试验获得气路流动情况。。

根据本发明实施例的系统，通过对燃料室各个部件建立模型，获得不同条件下整个系统的气动模型，从而减少燃烧室实物试验的次数、由虚拟试验代替部分代替实物试验，缩短产品试验周期，同时，降低试验风险和实际费用。

本发明的一个实施例中，所述燃料室气动性能虚拟试验子系统具体包括：组件模块，用于导入燃料室气动性能虚拟试验子系统所获取的燃料室几何模型和流体力学模型并将其进行组装生成折流式的燃烧室一维气动模型；以及计算模块，用于根据所述流式的燃烧室一维气动模型通过流阻法和一元流法迭代计算出火焰筒的沿程气动热力参数，获得燃烧室的气动特性。

本发明的一个实施例中，所述步骤燃料室虚拟试验环境子系统具体包括：气路仿真模块，用于根据所述燃料室部件的气动性能数据和气路组件模型进行燃料室试验环境虚拟试验建立整个燃料室的虚拟试验系统；以及虚拟试验环境平台模块，用于根据整个燃料室的虚拟试验系统计算不同试验条件下整个气路系统的流动情况。

本发明的一个实施例中，所述气仿真模块具体包括：接口规范子模块，用于将所述路仿真模块与所述虚拟试验环境平台模块之间建立数据通讯；仿真计算子模块，用于根据各个气动模型从整个模型中剥离出来与所述气动数据建立仿真模型；以及优化子模块，用于在不同试验条件下对所述各个启动仿真模型进行优化。

本发明的一个实施例中，所述仿真计算子模块具体包括：输入输出单元，用于与所述接口规范子模块建立数据通讯使所述接口规范子模块与仿真计算子模块进行数据交互；控制单元，用于控制仿真计算过程涉及的各个程序；组件单元，用于建立气路系统各个模块的数值模型；以及物理性质单元，用于为所述模型提供流体介质、管壁材料的物性参数和外界环境参数。

为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种燃料室虚拟试验方法，包括以下步骤：S1：通过燃料室一维和三维的气动性能虚拟试验，获得燃料室部件的气动性能数据和气动模型，其中，所述气动性能数据包括燃料室进出口的热力参数之间的关系；以及S2：根据所述燃料室部件的气动性能数据和气路组件模型进行燃料室试验环境虚拟试验，获得整个试验气路的流动情况。