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随着航空技术的发展,发动机的三大核心部件之一的燃烧室设计技术一直被人们所重视,如何降低燃烧室设计周期逐渐成为目前研究的热点,在目前的燃烧室初步设计中,基本都是先依据已有的经验公式进行设计,这部分工作完全可以由计算机代替,这样可以减少人工工作量,降低设计周期。发展燃烧室一维计算方法能够初步评价燃烧室性能,初步剔除不合理的燃烧室,在一维计算方法的基础上发展燃烧室优化方法能够减少数值仿真计算周期,从而降低燃烧室设计周期。本文将燃烧室初步设计过程程序化,并基于流体网络法开发燃烧室一维计算程序并基于遗传算法对燃烧室进行优化,主要展开了以下工作:
1、 整合国内外燃烧室设计资料,建立了三种环形燃烧室——直流、回流和折流的设计方法,包括整体尺寸设计、扩压器设计、火焰筒设计和雾化机构设计。基于这些方法,采用C语言开发燃烧室初步构型设计程序,并针对开发出的程序进行了界面设计,方便使用。采用三种现有的燃烧室对程序进行验证,根据输入的设计要求,采用程序能够完成三种燃烧室的构型设计计算,将程序计算结果与真实的燃烧室向对比,认为程序设计结果是合理的。
2、 介绍基于压力修正的燃烧室一维计算方法,并将这中方法程序化。这种方法可以快速计算出燃烧室各项参数,包括燃烧室流量分配计算、燃烧室气动热力参数计算和火焰筒壁温计算,在几分钟内就可以得出计算结果。在计算中,认为燃烧室的冷态流量分配和热态的一致,在此流量分配的基础上进行燃烧室热力参数和火焰筒壁温计算。采用现有的某微型燃烧进行程序的验证工作,与数值仿真结果对比,两者计算结果相差不大,验证了燃烧室一维计算程序可行性与准确性。
3、基于遗传算法开发了燃烧室优化程序,程序可以优化燃烧室孔的直径,燃烧室相关参数的计算采用流体网络法进行。采用燃烧室效率、总压恢复系数、火焰筒壁温和火焰筒壁面冷却流量等燃烧室性能参数作为优化的约束。采用优化程序对某微型燃烧室进行优化,优化变量为火焰筒每排孔的孔径,优化目标是最大化燃烧效,优化后的微型燃烧室的燃烧效率从最初的0.958增加到0.972,其他几项的性能参数的波动均在合理的范围内,验证了优化程序的可行性与有效性。
1、 整合国内外燃烧室设计资料,建立了三种环形燃烧室——直流、回流和折流的设计方法,包括整体尺寸设计、扩压器设计、火焰筒设计和雾化机构设计。基于这些方法,采用C语言开发燃烧室初步构型设计程序,并针对开发出的程序进行了界面设计,方便使用。采用三种现有的燃烧室对程序进行验证,根据输入的设计要求,采用程序能够完成三种燃烧室的构型设计计算,将程序计算结果与真实的燃烧室向对比,认为程序设计结果是合理的。
2、 介绍基于压力修正的燃烧室一维计算方法,并将这中方法程序化。这种方法可以快速计算出燃烧室各项参数,包括燃烧室流量分配计算、燃烧室气动热力参数计算和火焰筒壁温计算,在几分钟内就可以得出计算结果。在计算中,认为燃烧室的冷态流量分配和热态的一致,在此流量分配的基础上进行燃烧室热力参数和火焰筒壁温计算。采用现有的某微型燃烧进行程序的验证工作,与数值仿真结果对比,两者计算结果相差不大,验证了燃烧室一维计算程序可行性与准确性。
3、基于遗传算法开发了燃烧室优化程序,程序可以优化燃烧室孔的直径,燃烧室相关参数的计算采用流体网络法进行。采用燃烧室效率、总压恢复系数、火焰筒壁温和火焰筒壁面冷却流量等燃烧室性能参数作为优化的约束。采用优化程序对某微型燃烧室进行优化,优化变量为火焰筒每排孔的孔径,优化目标是最大化燃烧效,优化后的微型燃烧室的燃烧效率从最初的0.958增加到0.972,其他几项的性能参数的波动均在合理的范围内,验证了优化程序的可行性与有效性。