一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法与流程

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法。


背景技术：

2.核心机过渡态性能数值模拟，是核心机技术设计、工程设计以及试验前后的一项重要评估内容。常规的由高压压气机、燃烧室、高压涡轮、内涵尾喷管构成的类似于单轴涡喷发动机的核心机过渡态数值模拟技术都已经较为成熟。带模式选择阀（msv）、前涵引射器（fvabi）、核心驱动风扇（cdfs）的双工作模式核心机，具有单外涵与双外涵两种工作模式（工作原理如图1所示）：当核心机处于单外涵工作模式时，进气道出口气流全部进入核心驱动风扇（cdfs），由核心驱动风扇（cdfs）压缩后气流分为两路：一路经前涵引射器进入第一外涵，随后由外涵尾喷管排出；另一路进入高压压气机进一步压缩，然后进入燃烧室燃烧产生高温高压气体，进入高压涡轮，推动高压涡轮做功，最后由内涵尾喷管排出。当核心机处于双外涵工作模式时，进气道出口气流分为两路，一路由模式选择阀进入第二外涵，与第一外涵的气流掺混后由外涵尾喷管排出，另一路气流流动与单外涵工作模式下的流动相同。该核心机可以通过msv、fvabi、cdfs导叶等几何机构的调节在单外涵和双外涵工作模式下稳定工作且实现两种工作模式间的动态转换。因此，对其进行过渡态性能模拟，内容包括不同工作模式下的加减速性能与模式转换过程性能模拟两大部分。
3.现有的航空发动机过渡态性能计算模型/程序/软件都没有考虑该特殊构型的核心机。且对于该构型的核心机，在模式转换过程中，核心机进口和出口压力不能调节，而模式选择阀需要经历连续的开关过程，通过模式选择阀的流量需要由混合器静压平衡去约束，若在转换过程中，模式选择阀临界，该约束将会失效，导致模型失稳。


技术实现要素：

4.为了解决双工作模式核心机的过渡态性能计算问题，本技术实施例提供一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，该方法提出了混合器/容腔耦合建模技术，克服双工作模式核心机在模式转换过程由模式选择阀临界带来的平衡方程失效问题，提高过渡态性能计算模型的稳定性，同时提高过渡态性能计算精度。
5.本技术实施例提供以下技术方案：一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，包括：建立双工作模式核心机部件级数学模型；按照各部件的初始设定值，建立不同工作模式下核心机平衡方程；建立具备模式转换控制功能的双工作模式核心机控制模型。
6.进一步地，建立部件级数学模型的具体过程包括以下步骤：s101、根据核心机构型、工作原理，按气体流动方向依次建立部件级数学模型；s102、对双外涵工作模式下的外涵流路流动特性计算进行优化。
7.进一步地，步骤s101中，单外涵工作模式下的部件级数学模型的物理逻辑为：核心机的进气道的出口与核心驱动风扇进口相连；核心驱动风扇出口一路与高压压气机进口相连、高压压气机出口与燃烧室进口相连、燃烧室出口与高压涡轮进口相连、高压涡轮出口与内涵尾喷管进口相连，形成由高压压气机、燃烧室、高压涡轮和内涵尾喷管构成的核心流路；核心驱动风扇出口另一路与前涵引射器进口相连形成第一外涵流路、前涵引射器出口与外涵尾喷管进口相连，形成的流路与第一外涵流路共同形成单外涵工作模式下的外涵流路；双外涵工作模式下的部件级数学模型的物理逻辑为：核心机的进气道出口的一路与模式选择阀进口相连、模式选择阀出口与混合器次流进口相连，形成第二外涵流路；进气道出口的另一路与核心驱动风扇进口相连；核心驱动风扇出口一路与前涵引射器进口相连形成第一外涵流路、前涵引射器出口与混合器主流进口相连；第一外涵气流与第二外涵气流分别通过主、次流口进入混合器后进行气流掺混，由混合器出口排出，混合器出口与外涵尾喷管进口相连，形成共用外涵流路；核心驱动风扇出口的另一路与高压压气机进口相连、高压压气机出口与燃烧室进口相连、燃烧室出口与高压涡轮进口相连、高压涡轮出口与内涵尾喷管进口相连；所述第一外涵流路、第二外涵流路以及所述共用外涵流路共同构成双外涵工作模式下的外涵流路。
8.进一步地，步骤s102中，对双外涵工作模式下的外涵流路流动特性计算进行优化的过程具体包括：对双外涵工作模式下的外涵流路在不同工作转速、进出口气流条件进行三维数值仿真，根据三维数值仿真获得的双外涵工作模式下的外涵流路气流流线变化情况，获得实际气流流通面积，对双外涵工作模式下的外涵流路流通面积进行修正。
9.进一步地，单外涵工作模式下的核心机平衡方程为公式（1）：；双外涵工作模式下的核心机平衡方程为公式（2）：；其中，公式（1）和公式（2）中的x表示自变量、y表示因变量；p
21
表示核心驱动风扇出口总压、p3表示高压压气机出口总压、wf表示燃烧室燃油流量、g
21h
表示第一外涵流量、n表示核心机转速、p
43
表示高压涡轮出口总压、v
21
表示核心驱动风扇出口至高压压气机进口间形成的容腔容积、v
comb
表示燃烧室容积、a
18
表示外涵尾喷管出口面积、dn表示转速变化率、v
nozzle
表示内涵尾喷管容积、p
s131
表示混合器次流进口静压、v
nozzle2
表示外涵尾喷管容积、g
131
表示第二外涵流量、p
131
表示混合器次流进口总压、t表示向量转置。
10.进一步地，建立不同工作模式下核心机平衡方程时，当核心机处于模式转换过程，采用混合器/容腔耦合的外涵流路建模方法，将外涵流路划分为混合器、容腔、外涵尾喷管
三大部分进行耦合建模。
11.进一步地，建立具备模式转换控制功能的双工作模式核心机控制模型的过程具体包括如下步骤：s201、根据双工作模式核心机工作原理，确定模式转换过程性能模拟时的控制规律设定方法；s202、确定模式转换类型判别、触发模式转换指令的控制参数，明确模式转换控制逻辑；s203、进行核心机由单外涵向双外涵转换时的第二外涵流量初始值设定。
12.进一步地，步骤s201中，所述控制规律设定方法包括：给定几何调节机构作动时序和作动速率，或按转换时间给定几何调节机构位置。
13.进一步地，步骤s202中，核心机工作模式转换类型判别以及触发模式转换指令的控制参数包括：模式转换控制类型、油门杆角度、初始工作模式状态字、转换起始时间、转换时长。
14.进一步地，步骤s203中，对第二外涵流量初始值的设定方式为：当初始工作模式状态字msv0=0且时间处于模式转换开始后的0.1秒内，第二外涵流量为0.1kg/s。
15.与现有技术相比，本说明书实施例建立了双工作模式核心机部件级数学模型、不同工作模式下核心机平衡方程以及控制模型。提出了混合器/容腔耦合建模技术，克服双工作模式核心机在模式转换过程由模式选择阀临界带来的平衡方程失效问题，提高过渡态计算模型的稳定性。提出了基于三维数值仿真结果进行双外涵工作模式下的外涵流路流通面积修正的方法，使双外涵工作模式下的外涵流路流动更接近真实情况，提高过渡态性能计算精度。本发明实施例能准确地模拟双工作模式核心机在单外涵工作模式与双外涵工作模式下的加减速性能以及模式转换过程性能，对核心机及类似的多工作模式发动机的过渡态控制规律设计具有重要指导意义。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
17.图1是双工作模式核心机结构示意图；图2是本发明实施例中双工作模式核心机过渡态性能计算模型流程示意图；图3是本发明实施例中双外涵工作模式部件级数学模型物理逻辑图；图4是本发明实施例中单外涵工作模式部件级数学模型物理逻辑图；图5是本发明实施例中外涵流路面积修正方法示意图；图6是本发明实施例中双工作模式核心机模式转换控制逻辑图；其中，1：进气道；2：模式选择阀；3：核心驱动风扇；4：前涵引射器；5：高压压气机；6：共用外涵；7：燃烧室；8：高压涡轮；9：内涵尾喷管；10：第二外涵；11：第一外涵；12：外涵尾喷管；5-1：前涵引射器实际作动筒位移；5-2：前涵引射器全开时的作动筒位移；5-3：次流进
口面积；5-4：主流进口面积；5-5：从前涵引射器排出的气流；5-6：第一外涵流路气流流线。
具体实施方式
18.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图2所示，本技术实施例提供一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，包括部件级数学模型、平衡方程建模以及控制模型，具有收敛性好、稳定性强的优点。
21.具体包括如下步骤：步骤一，建立双工作模式核心机部件级数学模型。
22.首先，梳理核心机构型、工作原理，按气体流动方向依次建立部件级数学模型；本发明实施例所涉及的核心机是一种双工作模式核心机，如图1所示，包括进气道1、模式选择阀2、核心驱动风扇 3、前涵引射器4、高压压气机5、燃烧室7、高压涡轮8、内涵尾喷管9、外涵尾喷管12，是一种带模式选择阀2、前涵引射器4和核心驱动风扇3的具有单外涵与双外涵两种工作模式的变循环核心机布局，可以通过几何机构的调节实现单外涵、双外涵工作模式稳定工作及单/双外涵间的模式转换。其工作原理是：当核心机处于单外涵工作模式时，模式选择阀2关闭，经进气道1的气流完全进入核心驱动风扇 3，经核心驱动风扇3压缩后，一部分气体进入第一外涵11，由前涵引射器4和外涵尾喷管12排出。另一部分气体进入高压压气机5进一步压缩，然后进入燃烧室7，形成的高温高压燃气进入高压涡轮8膨胀做功，推动高压涡轮旋转并驱动核心驱动风扇3和高压压气机5，维持压缩部件稳定运转，最后通过内涵尾喷管9排出。当核心机处于双外涵工作模式时，模式选择阀2打开，核心流路部分的工作原理与单外涵工作模式相同。不同点在于，经进气道1的气流，一部分由模式选择阀2进入第二外涵10，与第一外涵气流掺混后合并为共用外涵6，最后经外涵尾喷管12排出。
23.本发明根据图1所示的核心机结构布局和工作原理，构建了部件级数学模型，该模型的物理逻辑如图3和图4所示，其中图3为双外涵工作模式下的物理逻辑图，图4为单外涵工作模式下的物理逻辑图。该模型包括进气道、核心驱动风扇、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、内涵尾喷管、外涵流路、分流器及混合器（该模块在单外涵工作模式没有起作用）计算模块。
24.当核心机处于单外涵工作模式时：进气道的出口与核心驱动风扇进口相连；核心驱动风扇出口通过分流器一路与高压压气机进口相连、高压压气机出口与燃烧室进口相连、燃烧室出口与高压涡轮进口相连、高压涡轮出口与内涵尾喷管进口相连，形成由高压压气机、燃烧室、高压涡轮和内涵尾喷管构成的核心流路；核心驱动风扇出口通过分流器另一路与前涵引射器进口相连形成第一外涵流路、前涵引射器出口与外涵尾喷管进口相连，形成的流路与第一外涵流路共同形成单外涵工作模式下的外涵流路。
25.当核心机处于双外涵工作模式时，进气道的出口通过分流器一路与模式选择阀进口相连、模式选择阀出口与混合器次流进口相连，形成第二外涵流路；进气道的出口另一路
与核心驱动风扇进口相连；核心驱动风扇出口通过分流器一方面与前涵引射器进口相连形成第一外涵流路、前涵引射器出口与混合器主流进口相连；第一外涵气流与第二外涵气流分别通过主、次流口进入混合器后进行气流掺混，由混合器出口排出，混合器出口与外涵尾喷管进口相连，形成共用外涵流路。主流路与单外涵工作流式相同：核心驱动风扇出口通过分流器另一路与高压压气机进口相连、高压压气机出口与燃烧室进口相连、燃烧室出口与高压涡轮进口相连、高压涡轮出口与内涵尾喷管进口相连。
26.然后，对双外涵工作模式下的外涵流路流动特性计算进行优化。
27.由于核心驱动风扇出口直接与外涵流路连接，因此外涵流路的工作情况对核心驱动风扇的稳定工作具有直接影响。而由于核心机在设计时，外涵流路需要放置部分调节机构、管路等，这些机构和管路的存在对外涵流路的流动损失、流通面积等产生影响，从而对外涵流路流通能力产生影响，最后影响核心驱动风扇工作性能计算精度。特别是在双外涵工作模式下，外涵流路的流动特性更加复杂，对核心驱动风扇的工作性能计算精度影响更严重。
28.为解决上述问题，本发明实施例在部件级模型基础上，提出了一种双外涵工作模式下的外涵流路流动特性优化计算方法，如图5所示。本方法的特点是基于双外涵工作模式下的外涵流路三维数值仿真结果对双外涵工作模式下的外涵流路流通面积修正，使核心机过渡态性能更接近真实情况，提高动态性能计算精度。其方法是：对双外涵工作模式下的外涵流路在不同工作转速、进出口气流条件进行三维数值仿真，根据三维数值仿真获得的第一外涵流路气流流线5-6变化情况，获得实际气流流通面积。本发明实施例对混合器主流进口面积5-4和次流进口面积5-3修正如下：混合器主流进口面积与作动筒位移之间的关系为a
14
=70.34.π.sin(α).（la
14-l
14
），混合器次流进口面积与作动筒位移之间的关系为：a
13
=π.（1793.0-（39.174 （la
14-l
14
）.cos（α））
2.0
）。其中，α表示从前涵引射器排出的气流5-5与核心机轴向的夹角；la
14
表示前涵引射器全开时的作动筒位移5-2，l
14
表示前涵引射器实际作动筒位移5-1。
29.步骤二，建立不同工作模式下核心机平衡方程。
30.对于双工作模式核心机，在不同工作模式下需要求解的未知量的个数不同，建立的平衡方程数也不同。在单外涵工作模式下的，未知量有：核心机转速、核心驱动风扇压比、高压压气机压比、燃烧室出口总温、高压涡轮膨胀比、第一涵道比（第一外涵流路的流量与高压压气机进口流量之比）共计6个未知量，需建立6个平衡方程。
31.在双外涵工作模式下，未知量有：核心机转速、核心驱动风扇压比、高压压气机压比、燃烧室出口总温、高压涡轮膨胀比、第一涵道比（第一外涵流路的流量与高压压气机进口流量之比）、第二涵道比（第二外涵流路的流量与核心驱动风扇进口流量之比）共计7个未知量，需建立7个平衡方程。但是，当核心机处于模式转换过程时，模式选择阀需经历由关到开、由开到关的过程，而核心机进口压力和出口压力不能实时调节，因此存在着核心机进出口压差与模式选择阀开度不匹配致使模式选择阀出口临界，从而使所建立的混合器静压平衡方程失效，带来模型不稳定问题。为解决这一问题，本发明实施例在上述的双外涵工作模式未知量和平衡方程基础上，提出了一种混合器/容腔耦合的外涵流路建模技术，将外涵流路划分为混合器、容腔、外涵尾喷管三大部分进行耦合建模，克服双工作模式核心机在模式转换过程由模式选择阀临界带来的平衡方程失效问题，提高过渡态计算模型的稳定性，实
现对双工作模式核心机过渡态性能建模。
32.基于上述分析，本发明实施例建立的单外涵工作模式下的核心机平衡方程为公式（1）：；双外涵工作模式下的核心机平衡方程为公式（2）：；其中，公式（1）和公式（2）中的x表示自变量、y表示因变量；p
21
表示核心驱动风扇出口总压、p3表示高压压气机出口总压、wf表示燃烧室燃油流量、g
21h
表示第一外涵流量、n表示核心机转速、p
43
表示高压涡轮出口总压、v
21
表示核心驱动风扇出口至高压压气机进口间形成的容腔容积、v
comb
表示燃烧室容积、a
18
表示外涵尾喷管出口面积、dn表示转速变化率、v
nozzle
表示内涵尾喷管容积、p
s131
表示混合器次流进口静压、v
vozzle2
表示外涵尾喷管容积、g
131
表示第二外涵流量、p
131
混合器次流进口总压、t表示向量转置。
33.公式（1）表示：核心驱动风扇压比、高压压气机压比、第一涵道比、高压涡轮膨胀比、燃油流量、转子转速等6个未知数，分别通过核心驱动风扇与高压压气机间的容腔容积效应、燃烧室容积效应、外涵尾喷管流量连续、内涵尾喷管容积效应、加减速供油规律、转子运动学方程进行求解。
34.公式（2）表示：核心驱动风扇压比、高压压气机压比、第一涵道比、高压涡轮膨胀比、燃油流量、转子转速、第二涵道比、混合器次流进口总压等8个未知数，分别通过核心驱动风扇与压气机间的容腔容积效应、燃烧室容积效应、混合器静压平衡、内涵尾喷管容积效应、加减速供油规律、转子运动学方程、外涵尾喷管流量连续、混合器/容腔耦合进行求解。
35.步骤三，建立具备模式转换控制功能的双工作模式核心机控制模型。
36.建立一个具备模式转换控制功能的控制模型，是双工作模式核心机过渡态性能仿真的一项关键技术，可以为核心机控制系统的设计提供支持。建立具备模式转换功能的控制模型步骤如下：首先，根据双工作模式核心机工作原理，确定模式转换过程性能模拟时的控制规律设定方式；本发明实施例中的双工作模式核心机，通过改变模式选择阀、前涵引射器、核心驱动风扇导叶角度进行模式转换，在进行模式转换过程性能模拟时的一个重要内容是确定这些几何调节机构的作动时序与作动速率。本发明实施例在控制模型中给出了两种模式转换规律设定方法：如表1所示，双工作模式核心机模式转换规律设定方法一：该方法一是给定几何调节机构作动时序和作动速率；如表2所示，双工作模式核心机模式转换规律设定方法二，该方法二是按转换时间给定几何调节机构位置。
37.表1：双工作模式核心机模式转换规律设定方法一
表2：双工作模式核心机模式转换规律设定方法二然后，确定模式转换类型判别、触发模式转换指令的控制参数，明确模式转换控制逻辑；在选取模式转换指令的控制参数时，原则上不能选取核心机的工作性能参数（如压缩部件压比等），因为核心机的工作性能参数在转换过程中难免发生波动，从而使模式转换过程处于开始-终止-开始循环中，导致转换过程失控。
38.本发明实施例中的核心机工作模式转换类型判别以及触发模式转换指令的控制参数有五个，分别是：计算类型（mttype）、油门杆角度(pla)和初始工作模式状态字（msv0）、转换起始时间（tim0）、转换时长（
△
t）。本发明实施例建立了双工作模式核心机动态性能计算控制模型，实现对单外涵与双外涵工作模式加减速以及模式转换过程的燃油流量、几何调节机构动态控制，控制逻辑如附图6所示。描述如下：当mttype=0时，核心机不进行模式转换，仅根据油门杆随时间的变化情况进行加速或者减速性能计算；当mttype=1时，核心机在某一稳定转速下进行模式转换。此时，若msv0=1，则从tim0开始在
△
t时长内完成双外涵向单外涵转换。若msv0=0，则从tim0开始在
△
t时长内完成单外涵向双外涵转换；当mttype=2时，核心机在加减速过程中进行模式转换。此时，需要判断油门杆移动方向，若油门杆角度减小且msv0=0，转速到达表1所述的n1时，则在
△
t时长内完成单外涵向双外涵转换。若油门杆角度增大且msv0=1，转速到达表1所述的n2时，则在
△
t时长内完成双外涵工作模式向单外涵工作模式转换。
39.最后，进行核心机由单外涵工作模式向双外涵工作模式转换时的第二外涵流量初始值设定。
40.在模式转换中的单外涵工作模式转双外涵工作模式过程，模式选择阀由关到开，第二外涵的流量也由零逐步增大，当第二外涵流量为零或者过小时，外涵流路的混合器进
口静压平衡无法建立，过渡态性能计算不能进行。因此需要对第二外涵的初始流量进行设定。
41.为解决上述问题，本发明实施例的对第二外涵流量初始值的设定方式为：当初始工作模式状态字msv0=0且时间处于模式转换开始后的0.1秒内，第二外涵流量为0.1kg/s。
42.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，包括：建立双工作模式核心机部件级数学模型；按照各部件的初始设定值，建立不同工作模式下核心机平衡方程；建立具备模式转换控制功能的双工作模式核心机控制模型。2.根据权利要求1所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，建立部件级数学模型的具体过程包括以下步骤：s101、根据核心机构型、工作原理，按气体流动方向依次建立部件级数学模型；s102、对双外涵工作模式下的外涵流路流动特性计算进行优化。3.根据权利要求2所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，步骤s101中，单外涵工作模式下的部件级数学模型的物理逻辑为：核心机的进气道的出口与核心驱动风扇进口相连；核心驱动风扇出口一路与高压压气机进口相连、高压压气机出口与燃烧室进口相连、燃烧室出口与高压涡轮进口相连、高压涡轮出口与内涵尾喷管进口相连，形成由高压压气机、燃烧室、高压涡轮和内涵尾喷管构成的核心流路；核心驱动风扇出口另一路与前涵引射器进口相连形成第一外涵流路、前涵引射器出口与外涵尾喷管进口相连，形成的流路与第一外涵流路共同形成单外涵工作模式下的外涵流路；双外涵工作模式下的部件级数学模型的物理逻辑为：核心机的进气道出口的一路与模式选择阀进口相连、模式选择阀出口与混合器次流进口相连，形成第二外涵流路；进气道出口的另一路与核心驱动风扇进口相连；核心驱动风扇出口一路与前涵引射器进口相连形成第一外涵流路、前涵引射器出口与混合器主流进口相连；第一外涵气流与第二外涵气流分别通过主、次流口进入混合器后进行气流掺混，由混合器出口排出，混合器出口与外涵尾喷管进口相连，形成共用外涵流路；核心驱动风扇出口的另一路与高压压气机进口相连、高压压气机出口与燃烧室进口相连、燃烧室出口与高压涡轮进口相连、高压涡轮出口与内涵尾喷管进口相连；所述第一外涵流路、第二外涵流路以及所述共用外涵流路共同构成双外涵工作模式下的外涵流路。4.根据权利要求2所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，步骤s102中，对双外涵工作模式下的外涵流路流动特性计算进行优化的过程具体包括：对双外涵工作模式下的外涵流路在不同工作转速、进出口气流条件进行三维数值仿真，根据三维数值仿真获得的双外涵工作模式下的外涵流路气流流线变化情况，获得实际气流流通面积，对双外涵工作模式下的外涵流路流通面积进行修正。5.根据权利要求1所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，单外涵工作模式下的核心机平衡方程为公式（1）：；
双外涵工作模式下的核心机平衡方程为公式（2）：；其中，公式（1）和公式（2）中的x表示自变量、y表示因变量；p
21
表示核心驱动风扇出口总压、p3表示高压压气机出口总压、w
f
表示燃烧室燃油流量、g
21h
表示第一外涵流量、n表示核心机转速、p
43
表示高压涡轮出口总压、v
21
表示核心驱动风扇出口至高压压气机进口间形成的容腔容积、v
comb
表示燃烧室容积、a
18
表示外涵尾喷管出口面积、dn表示转速变化率、v
nozzle
表示内涵尾喷管容积、p
s131
表示混合器次流进口静压、v
nozzle2
表示外涵尾喷管容积、g
131
表示第二外涵流量、p
131
混合器次流进口总压、t表示向量转置。6.根据权利要求1或5所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，建立不同工作模式下核心机平衡方程时，当核心机处于模式转换过程，采用混合器/容腔耦合的外涵流路建模方法，将外涵流路划分为混合器、容腔、外涵尾喷管三大部分进行耦合建模。7.根据权利要求1所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，建立具备模式转换控制功能的双工作模式核心机控制模型的过程具体包括如下步骤：s201、根据双工作模式核心机工作原理，确定模式转换过程性能模拟时的控制规律设定方法；s202、确定模式转换类型判别、触发模式转换指令的控制参数，明确模式转换控制逻辑；s203、进行核心机由单外涵向双外涵转换时的第二外涵流量初始值设定。8.根据权利要求7所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，步骤s201中，所述控制规律设定方法包括：给定几何调节机构作动时序和作动速率，或按转换时间给定几何调节机构位置。9.根据权利要求7所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，步骤s202中，核心机工作模式转换类型判别以及触发模式转换指令的控制参数包括：模式转换控制类型、油门杆角度、初始工作模式状态字、转换起始时间、转换时长。10.根据权利要求7所述的适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，其特征在于，步骤s203中，对第二外涵流量初始值的设定方式为：当初始工作模式状态字msv0=0且时间处于模式转换开始后的0.1秒内，第二外涵流量为0.1kg/s。

技术总结
本发明提供了一种适用于双工作模式核心机的过渡态性能建模方法，包括：建立双工作模式核心机部件级数学模型；按照各部件的初始设定值，建立不同工作模式下核心机平衡方程；建立具备模式转换控制功能的双工作模式核心机控制模型。本发明的过渡态性能建模方法克服了双工作模式核心机在模式转换过程由模式选择阀临界带来的平衡方程失效问题，提高过渡态性能计算模型的稳定性，同时提高过渡态性能计算精度。精度。精度。


技术研发人员：余秋霞 王永明 王为丽 李美金 谷彬 关朝斌 邓燃 赵龙波
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/5/25