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某型单转子涡喷发动机速度特性性能计算.rar

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    编号:20181030002731271    类型:共享资源    大小:2.59MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    某型单 转子 喷发 动机 速度 特性 性能 计算
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    本科毕业设计(论文)某型单转子涡喷发动机速度特性性能计算学生姓名: 董力 专 业: 飞行器动力工程 学 号: 140141804 指导教师: 张银波 所属学院: 航空工程学院 二〇一八年 月中国民航大学本科毕业设计(论文)某型单转子涡喷发动机速度特性性能计算The Calculation of Velocity Characteristic Performance Simulation for Single Spool Turbojet Engine学生姓名:董 力专 业:飞行器动力工程学 号:140141804指导教师:张银波学 院:航空工程学院2018 年 月创见性声明本人声明:所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果,论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果,均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名: 签字日期: 年 月 日本科毕业设计(论文)版权使用授权书本毕业设计(论文)作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计(论文)的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘。(保密的毕业论文在解密后适用本授权说明)毕业论文作者签名: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日摘 要发动机特性研究是对发动机进行设计与性能分析的重要研究手段。通过计算机仿真技术进行数据处理和分析更为方便和经济。首先绪论部分论述了发动机特性研究的必要性,单转子涡喷发动机作为相对简单的类型,既可以缩短研究时间,又具备一定的代表性,为后续的双转子涡喷发动机等研究打下基础。研究时,用计算机数值模拟进行单转子涡轮喷气发动机速度特性性能计算。正文部分介绍了压气机特性曲线和换算参数,相关压气机数据是已知的,再结合相关条件推导出压气机和涡轮的共同工作方程,并说明了共同工作线的求解方法。最后利用共同工作点进行速度特性的相关热力计算,得到速度特性为:随着飞行马赫数的增大,发动机的推力开始略有下降或缓慢地增加,而在超音速范围内增加较快,当马赫数继续增加时,推力转为下降,直至推力为零。燃油消耗率随着马赫数的增大而增大,且在高马赫数范围增加的更为急剧。在最后,对 VB 程序进行了详细的说明和总结。关键词:单转子;可视化初学者通用符号指令码;二分法;共同工作;速度特性AbstractThe research of engine characteristics is an important research method for engine design and performance analysis. Data processing and analysis by computer simulation technology is more convenient and economical.The introduction part of the article discusses the necessity of the research on engine characteristics. Single rotor turbojet engine, as a relatively simple type, can not only shorten the study time, but also have certain representativeness, which will lay the foundation for the follow-up study of double rotors turbojet engine. Computer numerical simulation is used to calculate the speed characteristic of a single rotor turbojet engine. The main body part introduces the compressor characteristic curve and conversion parameters. The data of the compressor is provided .The common working equation of the compressor and the turbine is derived from the relevant conditions, and the solution method of the common working line is explained. Finally, we use the common working point to calculate the speed characteristic and calculate the speed characteristic.With the increase of the number of flying mach number, the thrust of the engine begins to decrease or slowly increase, but increases faster in the supersonic range. When the mach number continues to increase, the thrust will turn down until the thrust is zero. The fuel consumption rate increases with the increase of mach number, and increases more sharply in the range of high mach numbers.Finally, we explain and summarize the VB program in detail.Key Words:single spool ;Visual Basic;dichotomy;co-operating;velocity characteristicI目 录第 1 章 绪论 ........................................................................................................................11.1 课题背景 ...............................................................................................................11.2 涡喷发动机特性研究的必要性 ...........................................................................21.3 研究方法、内容和预期成果 ...............................................................................2第 2 章 压气机特性和共同工作 ..........................................................................................42.1 压气机特性 ...........................................................................................................42.2 压气机流量特性 ...................................................................................................42.2.1 定义 ............................................................................................................42.2.2 特性曲线 ....................................................................................................52.3 压气机通用特性 ...................................................................................................52.3.1 相似参数 ....................................................................................................52.3.2 通用特性 ....................................................................................................52.3.3 换算参数 ....................................................................................................62.4 稳态下发动机的共同工作条件 ...........................................................................62.5 稳定工作的共同工作方程 ...................................................................................72.6 共同工作线 ...........................................................................................................8第 3 章 速度特性和程序说明 ..........................................................................................103.1 发动机推力 F......................................................................................................103.2 燃油消耗率 sfc ...................................................................................................103.3 发动机的速度特性 .............................................................................................113.3.1 调节规律的给定及应用 ..........................................................................113.3.2 几个参数随飞行马赫数的变化分析 ......................................................113.4 速度特性计算过程 .............................................................................................113.5 程序初始界面 .....................................................................................................143.6 共同工作线界面 .................................................................................................143.7 速度特性界面 .....................................................................................................17第 4 章 结论 ......................................................................................................................194.1 研究结果与理论分析 .........................................................................................194.2 总结与展望 .........................................................................................................20II参考文献 ..............................................................................................................................21致 谢 ..................................................................................................................................22附录 A:程序清单 ..............................................................................................................23附录 B:外文翻译资料 ......................................................................................................26中国民航大学本科毕业设计论文1第 1 章 绪论本章主要说明研究课题的背景、涡喷发动机特性研究的必要性以及拟采用的研究方法、内容和预期成果等。1.1 课题背景航空发动机作为飞机的动力来源,推动巨大的飞机在空中高速飞行,其重要性不言而喻。要想在航空领域内取得重大的理论成果或突破,就必须依赖于发动机技术的革新与进步。而航空发动机技术的进步,又都来自于当下的科学研究和实际生产。此外,航空发动机对于其他行业的发展也有着巨大的影响力和辐射效应。正因如此,航空发动机的科学研究水平,代表了一个国家各方面的综合国力。本文研究的对象是单轴涡喷发动机,相比较于早期的活塞式发动机可以产生很大的推力,又具有重量轻的优点。世界上的第一个以喷气作为动力的飞机是在 1993年的德国被制造出来的,它的首飞速度达到了 200m/s,揭开了新的航空时代的帷幕。二战结束后,在社会工业水平飞速提高这一现实的刺激下,美国和英法等国家纷纷投入巨大的人力、物力和财力在喷气式发动机的相关技术研究上,使得喷气式发动机的各项性能指标都有了很大的提升,并应用于各种类型的飞机上,引发了一场航空工业的“喷气革命 ”。下图是本课题研究的对象—单轴涡喷发动机的示意图。它的工作原理是:在发动机运行时,外界空气经过进气道,在飞机的高速飞行下,气流速度减小,而压力提高;气流在经过压气机时进一步增压,在飞机低速飞行时,压气机是增压气体的主要部件;在燃烧室中,气体吸收了燃油燃烧时放出的热量而变成高温高压的燃气;燃烧室产生的高温高压气体推动涡轮高速旋转,由于发动机是单轴的,所以涡轮通过和压气机联接的轴将产生的功率提供给压气机;涡轮出口后的气体具有较高的压力和温度,在流经尾喷管后,气体的压力会减少,速度增加。图 1-1 单转子涡喷发动机原理图中国民航大学本科毕业设计论文2总的来看气流流过发动机时只是在燃烧室中得到了内能,因为在压气机中得到的机械能与在涡轮中消耗的机械能相抵消,在进气道和尾喷管这两个部件中气流与外界没有能量交换。发动机内部产生的内能转化成了气体增加的动能,由于流经发动机内部气体的速度小于流出时的速度,所以就产生了反作用力,即推力。1.2 涡喷发动机特性研究的必要性处于工作状态的发动机,其工作环境是复杂而又多变的,所以其工作状态也是随着环境的变化在不断变化的。在民航领域,发动机工作状态可由推力大小的不同分为以下几种:起飞工作状态、最大连续工作状态、最大爬高工作状态、最大巡航工作状态、慢车工作状态和进近慢车工作状态。举例来说,起飞时要求的推力比较大;巡航时要求有一定的推力,并且要尽可能低的燃油消耗率以降低经济成本;着陆时要求推力较小且稳定工作,并能迅速重新加速。而以上这些,并不都是在发动机设计点参数下工作的状态,大多数是工作于非设计点。所以,这就要求在研究发动机在非设计状态下的性能,即发动机特性。虽然现在涡扇发动机才是大型民用航空发动机的主流,但是涡轮喷气式发动机与涡轮风扇发动机的核心机部分的工作原理却很相似。本课题的研究涉及单轴涡喷发动机的核心机工作原理,也可以为研究其他类型的燃气涡轮发动机打下坚实的基础。本文最终研究的是速度特性,即推力和马赫数之间的关系以及燃油消耗率和马赫数之间的关系。而单转子涡喷发动机作为相对简单的类型,既可以缩短研究时间,又具备一定的代表性。如果后续要研究双转子的涡喷发动机的相关性能,对单转子涡喷发动机性能的研究也能提供一定和方法和经验。1.3 研究方法、内容和预期成果实验法和计算法是正常研究燃气涡轮发动机的两种主要方法。比较来说,实验的方法需要研制复杂的设备、花费大量的资金和能源,偶尔一次的使用是可行的,但不可能经常采用,所以就要寻找别的方法。随着现代计算机技术的不断提高,其运算能力相较以前有了大幅的提高,加上发动机数学模型研究的不断深入,计算机仿真软件的提高,由其是其精度的提高,在某种程度上弥补了使用计算方法的不足。但因计算方法有其独特的优越性,所以还是成为了正常研究发动机特性的一个重要手段和方法。本课题在研究速度特性时,涉及的方法主要有换算法和坐标法。换算法主要是在发动机地面试车所获得的数据基础之上进行的;坐标法是以压气机通用特性曲线为基础进行计算的,这两种方法也是本课题采用的两种基本方法。计算法虽然相较于实验法有一定误差,但仍是以实验法作为研究的基础,所以其精确度还是有保障的。
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