《航空發動機瞬態空氣系統的類格子波爾茲曼算法研究》是依託北京航空航天大學，由吳宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：航空發動機瞬態空氣系統的類格子波爾茲曼算法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：吳宏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題研究採用類似格子波爾茲曼介觀粒子動態演化、發展過程的方法對航空發動機瞬態空氣系統網路的求解算法進行研究。主要採用格子波爾茲曼方法或格子氣自動機的方法研究空氣系統部件的流動與換熱特性，將其瞬態流動與換熱特性轉化成類似格子波爾茲曼碰撞粒子的特性，在瞬態空氣系統網路流路節點上進行碰撞，通過在各個節點上的碰撞演化，獲得整個瞬態空氣系統網路的壓力、流量和溫度分布結果。本課題採用這種創新的類格子波爾茲曼求解瞬態空氣系統的方法，充分借鑑了格子波爾茲曼方法的優點來解決求解瞬態空氣系統的難題。這種新算法的開發成功將可大大提高瞬態空氣系統仿真的精度。
結題摘要
目前航空發動機的主要發展方向是高推比、低油耗、高可靠性和耐久性，先進發動機的推重比已經達到10以上，渦輪前進口溫度已達到或超過了2000K，高效的冷卻設計和熱端部件的冷卻技術成為了目前航空發動機的關鍵技術之一。 航空發動機空氣系統在熱端部件的冷卻、腔室封嚴、葉尖間隙控制、防冰等方面起著極為重要的作用，該系統直接影響了航空發動機的可靠工作及其性能和壽命，是發動機設計的最核心技術之一。在航空發動機的實際工作過程中，其工作狀態往往處於變化之中，尤其是軍用航空發動機經常進行的機動飛行，使得空氣系統的狀態參數隨時間而發生顯著變化。因此瞬態空氣系統的研究決定了發動機能否安全可靠地工作，是發動機設計要解決的關鍵技術問題。 本課題的主要目標是研究出一種能適用於航空發動機空氣系統的瞬態過程的算法。本課題開展了基於類格子玻爾茲曼方法的蒙特卡羅方法來求解瞬態空氣系統的算法探索。針對出現的問題，在研究方法上進行了調整，在傳統的網路法基礎上，創造性地引入虛擬元件，採用了特徵線法來建立了一整套求解瞬態空氣系統的計算算法。並在此基礎上，對瞬態空氣系統中的主要特徵元件如：直齒直通式篦齒封嚴結構、旋轉孔口、旋轉通道、盤腔結構等在開展了在瞬態條件下流動與換熱特性的研究，建立起了一套完整的瞬態空氣系統計算方法。並通過對一實際的空氣網路，進行了瞬態特性的計算，獲得了較為精確的結果，證明了該算法是有效可行的。 通過本課題的研究成果，可以實現對瞬態空氣系統進行計算，可以分析系統中各個部件流動與換熱特性以及它們對整個系統性能（流量和壓力分布）隨時間變化的影響，為國內航空發動機總體設計中的過渡態性能的設計提供了依據。
