שיטה מהירה למידול מנוע מחזור משתנה

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לבניית מודל מתמטי ברמת רכיב עבור מנוע מחזור משתנה.

Abstract

מנועי מחזור המשתנים (VCE) המשלבים את היתרונות של מנועי טורבו סילון ומנועים, נחשבים באופן נרחב למנועים הדור הבא של המטוס. עם זאת, פיתוח VCE דורש עלויות גבוהות. לכן, חיוני לבנות מודל מתמטי בעת פיתוח מנוע מטוסים, אשר עשוי למנוע מספר רב של בדיקות אמיתיות להפחית את העלות באופן דרמטי. מידול הוא גם חיוני בפיתוח חוק השליטה. במאמר זה, בהתבסס על סביבת סימולציה גרפית, שיטה מהירה למידול מנוע מחזורי מעקפים כפול באמצעות טכנולוגיית מידול מונחה עצמים וארכיטקטורה הירארכית מודולרית מתוארת. ראשית, המודל המתמטי של כל רכיב נבנה בהתבסס על החישוב התרמודינמי. לאחר מכן, דגם מנוע הירארכי בנוי באמצעות השילוב של כל מודל מתמטי של רכיב ומודול ה-N-R solver. לבסוף, הסימולציות הסטטיות והדינמיות מתבצעות במודל ותוצאות ההדמיה מוכיחות את האפקטיביות של שיטת המידול. לדגם VCE שנבנה באמצעות שיטה זו יש את היתרונות של מבנה ברור והתבוננות בזמן אמת.

Introduction

מטוסים מודרניים דורשים להביא אתגרים גדולים למערכת ההנעה, אשר זקוק אינטליגנטי יותר, יעיל יותר או אפילו יותר מנועי מטוסים תכליתי¹. בעתיד מערכות ההנעה הצבאית דורשים גם דחף גבוה יותר במהירות גבוהה וצריכת דלק מסוימת נמוכה יותר במהירות נמוכה^1,2,3,4. כדי לענות על הדרישות הטכניות של משימות טיסה עתידיות, ג'נרל אלקטריק (GE) לשים קדימה את מנוע מחזור משתנה (VCE) המושג ב 1955⁵. VCE הוא מנוע מטוסים שיכול לבצע מחזורי תרמודינמיים שונים על ידי שינוי גודל הגיאומטריה או המיקום של רכיבים מסוימים^6....

Protocol

1. הכנה לפני דוגמנות

1. השג ביצועי נקודת עיצוב.
   1. . פתח את הגסטורב 13 בחר מנוע מחזור משתנה.
   2. לחץ על תרמודינמיקה בסיסית. בחר את עיצוב המחזור. פתח את מכתב הdemovarcyc. CVC.
   3. השג את ביצועי נקודת העיצוב של המנגנון. אלה מוצגים בצד ימין של החלון.
2. השג מפות רכיבים.
   1. . פתח את הגסטורב 13 בחר מנוע מחזור משתנה.
   2. לחץ על מחוץ לעיצוב. בחר מפות רגילות. פתח את מכתב הdemovarcyc. CVC.
   3. לחץ על מחוץ לנקודת העיצוב. לאחר מכן ....

Results

כדי להוכיח את תוקפו של מודל הסימולציה, מספר פרמטרי ביצועים טיפוסיים שנבחרו בסימולציות סטטיות ודינמיות מושווים עם הנתונים ב-Gasturb.

בסימולציה סטטית, אנו משווים מספר פרמטרים של ביצועים מרכזיים של המודל עם פרמטרים אלה כדי לאמת את הדיוק של המודל הסטטי. טבלה 2 מציגה את התוצאה של ההשוואה בנקודת העיצוב עם H = 0 M, m_a= 0, W_f= 0.79334 ק"ג/s תחת מצב הפעלה מעקפים כפול. על פי ההשוואה, השגיאה המקסימלית של פרמטרי ביצועים בין המודל לבין Gasturb הוא EPR (יחס לחץ מנוע), .......

Discussion

בהתבסס על סביבת סימולציה גרפית, ניתן לבנות מודל ברמת רכיב VCE במהירות באמצעות ארכיטקטורה הירארכית מודולרית וטכנולוגיית מידול מוכוונת אובייקטים. הוא מציע ממשק ידידותי למשתמשים והוא נוח לנתח ולעצב את המודל¹⁹.

המגבלה העיקרית של שיטה זו היא יעילות הביצוע של המודל. מכיוון שהמודל נכתב בשפת scripting, יש להדר מחדש את המודל בכל פעם שהוא פועל. לכן, יעילות ההוצאה להורג אינה טובה כמו שפת המערכת. לאור מגבלה זו, נקודת המחקר של המפתח הבא היא כיצד לשפר את יעילות הביצוע של המודל. מגבלה.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Gasturb	GasTurb GmbH	Gasturb 13
MATLAB	MathWorks	R2017b
TMATS	נאס"א	1.2.0