[发明专利]一种模态选择阀与发动机多维度耦合气动性能评估方法

说明书

本发明一种模态选择阀与发动机多维度耦合气动性能评估方法，属于航空发动机领域；步骤依次为，建立模态选择阀三维模型；对模型型进行仿真，获得流动性能；建立模态选择阀的计算模型，计算阀门后总压；部件高保真度特性计算模型‑整机零维模型多维度集成；输入该发动机的设计点性能参数，进行设计点计算；给定发动机控制规律和发动机非设计点工作状况，进行计算；判断计算模型的收敛性；获得发动机特性图和任意工况下的气动性能，即得到考虑了模态选择阀和发动机总体耦合效应的气动性能结果。本发明解决了现有技术中变循环发动机总体性能计算代码计算精度无法满足变循环发动机设计要求，发动机各部件耦合性差的问题。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种模态选择阀与发动机多维度耦合气动性能评估方法。

背景技术

变循环发动机的设计目的是，使发动机在亚声速飞行时具有接近大涵道比涡扇发动机的低耗油率和在超声速的飞行条件下又具有大推力、低耗油率的特性，与此同时降低发动机在亚声速飞行时的安装损失，从而使其适配执行多任务类型的飞机的需求。变循环发动机能够实现上述要求，关键在于其具有的多个几何可调的部件，其中一个比较重要的部件就是模态选择阀。该部件通过调整自身阀门角度，合理的分配风扇出口流量，主动的调整涵道比，使其后方的压缩系统始终工作在一个稳定的区间内，使发动机始终维持着良好的飞行性能。

但是在实际设计过程中，由于发动机各部件传统上的设计与研究工作相对独立，考虑到变循环发动机工况多变，且模态选择阀的开度随着发动机工况变化而大幅度变化，使用传统的设计手段无法在设计之初就将模态选择阀与发动机总体的耦合作用纳入考虑范围，往往需要通过大尺寸等比模型进行反复试验，这会导致发动机的研发成本和周期大幅增加。

另一方面，虽然计算流体力学为整机高精度气动性能仿真提供了一种手段，但是其计算资源占用大，计算时间周期长，不能够代替传统的基于部件的发动机总体气动性能计算代码，不具有实际的工程应用价值。

因此有必要建立一种模态选择阀和发动机总体的一体化气动性能评估方法，允许研究者将具有更高维度的模态选择阀模型集成到发动机总体性能计算代码中去,使得设计人员在设计之初就能够考虑到模态选择阀与其他部件、模态选择阀与整机之间的耦合作用，在有限的使用算力情况下获得具有更高精度的发动机性能参数。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种模态选择阀与发动机多维度耦合气动性能评估方法，是一种多维度集成的变循环发动机的模态选择阀-总体气动性能一体化评估方法，解决了现有技术中变循环发动机总体性能计算代码计算精度无法满足变循环发动机设计要求，发动机各部件耦合性差，无法考虑模态选择阀与其他部件、模态选择阀与总体耦合效应的问题。

本发明的技术方案是：一种模态选择阀与发动机多维度耦合气动性能评估方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：建立考虑双涵道效应的模态选择阀三维模型；

步骤二：对步骤一所建立的模态选择阀三维模型型进行仿真，获得流动性能；

步骤三：建立模态选择阀的低维高保真度特性计算模型，计算阀门后总压；

步骤四：部件高保真度特性计算模型-整机零维模型多维度集成，即将步骤三得到的低维高保真度特性计算模型和零维总体性能计算程序进行耦合；

步骤五：输入该发动机的设计点性能参数，进行设计点计算；

步骤六：给定发动机控制规律和发动机非设计点工作状况，进行计算；

步骤七：判断多维度集成性能计算模型的收敛性；

步骤八：获得发动机特性图和任意工况下的气动性能，即得到考虑了模态选择阀和发动机总体耦合效应的气动性能结果。