Un método rápido para modelar un motor de ciclo variable

Summary

Aquí, presentamos un protocolo para construir un modelo matemático de nivel de componente para un motor de ciclo variable.

Abstract

Los motores de ciclo variable (VCE) que combinan las ventajas de los motores turboventiladores y turborreactores, son ampliamente considerados como los motores de aviones de próxima generación. Sin embargo, el desarrollo de VCE requiere altos costos. Por lo tanto, es esencial construir un modelo matemático al desarrollar un motor de avión, lo que puede evitar un gran número de pruebas reales y reducir el costo dramáticamente. El modelado también es crucial en el desarrollo de la ley de control. En este artículo, basado en un entorno de simulación gráfica, se describe un método rápido para modelar un motor de ciclo variable de doble derivación mediante tecnología de modelado orientada a objetos y arquitectura jerárquica modular. En primer lugar, el modelo matemático de cada componente se construye sobre la base del cálculo termodinámico. A continuación, se crea un modelo de motor jerárquico mediante la combinación de cada modelo matemático de componentes y el módulo solver N-R. Por último, las simulaciones estáticas y dinámicas se llevan a cabo en el modelo y los resultados de la simulación demuestran la eficacia del método de modelado. El modelo VCE construido a través de este método tiene las ventajas de una estructura clara y la observación en tiempo real.

Introduction

Las demandas modernas de los aviones traen grandes desafíos al sistema depropulsión, que necesita motores de aeronaves más inteligentes, más eficientes o incluso más versátiles 1. Los futuros sistemas de propulsión militar también requieren un mayor empuje a alta velocidad y un menor consumo de combustible específico a baja velocidad^1,2,3,4. Con el fin de cumplir con los requisitos técnicos de futuras misiones de vuelo, General Electric (GE) presentó el concepto de motor de ciclo variable (VCE) en 1955

Protocol

1. Preparación antes del modelado

1. Obtenga el rendimiento del punto de diseño.
   1. Abra Gasturb 13. Seleccione Motor de ciclo variable.
   2. Haga clic en Termodinámica básica. Seleccione Diseño de ciclo. Abra DemoVarCyc.CVC.
   3. Obtenga el rendimiento del punto de diseño del motor. Estos se muestran en el lado derecho de la ventana.
2. Obtener mapas de componentes.
   1. Abra Gasturb 13. Seleccione Motor de ciclo variable.
   2. Haga clic en Off Design. Seleccione Mapas está....

Results

Para demostrar la validez del modelo de simulación, se comparan varios parámetros de rendimiento típicos seleccionados en simulaciones estáticas y dinámicas con los datos de Gasturb.

En una simulación estática, comparamos varios parámetros clave de rendimiento del modelo con estos parámetros en Gasturb para verificar la precisión del modelo estático. La Tabla 2 muestra el resultado de la comparación en el punto de diseño con H-0 m,_Ma 0, W_fa 0.79334 kg/s b.......

Discussion

Basado en un entorno de simulación gráfica, un modelo de nivel de componente VCE se puede construir rápidamente a través de la arquitectura jerárquica modular y la tecnología de modelado orientada a objetos. Ofrece una interfaz amigable a los usuarios y es conveniente analizar y diseñar el modelo^19.

La principal limitación de este método es la eficiencia de ejecución del modelo. Dado que el modelo se escribe en lenguaje de scripting, el modelo debe volver a compilarse c.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Gasturb	GasTurb GmbH	Gasturb 13
MATLAB	MathWorks	R2017b
TMATS	NASA	1.2.0