本技术提出了一种利用牛顿迭代法自动定位双涵道风扇共工况点的方法。该方法通过对风扇内外涵道的工作线进行线性拟合,并选择内外涵道出口背压的扰动量作为参数,实现了共工况点的快速准确定位。
背景技术
随着国产大飞机C919的一飞冲天,我们中国人的大飞机梦开始照进现实,但是当前C919装配的发动机仍为外国制造,因此打破外国公司技术垄断,实现大飞机发动机的国产化是我们下一个需要攻克的科技高峰。涡轮风扇发动机因其优越的性能、经济性和环境适应性,是现代大飞机发动机的主流选择。而作为涡扇发动机的关键组件,双涵道风扇直接影响发动机的推力、效率和噪音水平,因此对双涵道风扇的研究与设计对涡扇发动机至关重要。
在双涵道风扇的研究与设计过程中,首先需要定位到双涵道风扇的共同工况点,因为此点为双涵道风扇的设计点。双涵道风扇存在内涵道与外涵道两个涵道,对应着内涵道与外涵道两条性能特性曲线,而整个发动机也存在着内涵道与外涵道两条共同工作线。双涵道风扇的共同工况点则是指某一特殊工况点,其内涵道性能位于内涵道性能特性曲线与内涵道共同工况点的交点上,而其外涵道性能也恰好位于外涵道性能特性曲线与外涵道共同工作线的交点上。
在使用数值计算方法对双涵道风扇发动机进行研究与设计时,当前定位共同工况点的通用方法是试错法,即首先通过计算内涵道与外涵道性能特性曲线粗略定位到共同工况点的内涵道与外涵道出口背压;接下来利用出口背压与流量成反比的特性来手动调整内涵道与外涵道的出口背压;然后对调整后风扇流场进行计算得到新的工况点;再根据新的工况点与共同工作线的相对位置,再次手动调整内涵道与外涵道的出口背压,如此往复,直至找到正确的内涵道与外涵道出口背压,使其对应的工况点恰好同时落在内涵道与外涵道的共同工作线上。由于性能与出口背压之间存在着非线性关系,以及内涵道与外涵道之间也存在着互相交织的影响,所以当前使用的试错法需要消耗大量的时间、人力等资源,效率低下。
因此,需要开发一种能够快速、准确、自动定位双涵道风扇共同工况点的新方法,从而有力支撑和推动双涵道风扇的研究与设计。
实现思路