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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本申请公开了一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，针对预冷组合发动机空气循环、氦气循环和氢气循环的工作特点，确定各部件匹配工作关系，利用部件法建立发动机部件级模型，在此基础上，构建发动机共同工作方程平衡方程，采用弦割法迭代求解，获得闭式氦循环系统总体数字仿真模型，为后续高性能宽包线预冷组合发动机闭式氦循环系统试验提供可靠的数据支撑。本申请采用部件法建立发动机部件级模型，其中部件特性为地面试车数据，保证了模型精度，在此基础上建立了七个平衡方程，采用弦割法迭代求解，提升了迭代算法的收敛性能。

主权项：1.一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据空气压气机流量比函数Z、空气压气机入口总温T0_a4和空气压气机入口总压P0_a4，计算空气压气机出口总温T_a5、空气压气机出口总压P_a5、空气压气机功率N_C以及空气压气机出口流量qm_a5；步骤2，根据氦涡轮入口流量qm0_h1和氦涡轮入口总压P0_h1，计算氦涡轮入口流量的计算值qm_h1；调整氦涡轮入口总压P0_h1的值，使氦涡轮入口流量qm0_h1和氦涡轮入口流量的计算值qm_h1达到平衡；根据氦涡轮入口总压P0_h1和氦涡轮入口流量的计算值qm_h1得到氦涡轮功率N_T1；步骤3，调整氦涡轮入口流量qm0_h1的值，使氦涡轮功率N_T1与空气压气机功率N_C达到平衡；步骤4，根据氦压气机压比Pr_S1和氢贮箱出口氢总压P_q0，计算氢贮箱出口氢流量qm_q1，根据氢贮箱出口氢流量qm_q1计算氢氦回热器出口氦气侧流量qm_h3、氢氦回热器出口氦气侧总压P_h3、氢氦回热器出口氦气侧总温T_h3、氢氦回热器出口氢气侧流量qm_q2、氢氦回热器出口氢气侧总压P_q2以及氢氦回热器出口氢气侧总温T_q2；根据氦压气机压比Pr_S1、氢氦回热器出口氦气侧流量qm_h3、氢氦回热器出口氦气侧总压P_h3以及氢氦回热器出口氦气侧总温T_h3，计算氦压气机出口总温T_h4、氦压气机出口总压P_h4、氦压气机出口流量qm_h4以及氦压气机功率N_S1；步骤5，根据氢涡轮落压比Pr_TH1、氢氦回热器出口氢气侧流量qm_q2、氢氦回热器出口氢气侧总压P_q2以及氢氦回热器出口氢气侧总温T_q2，计算氢涡轮出口流量qm_q4、氢涡轮出口总温T_q4、氢涡轮出口总压P_q4及氢涡轮功率N_TH1；调整氢涡轮落压比Pr_TH1的值，使氢涡轮功率N_TH1与氦压气机功率N_S1达到平衡；调整给定氢贮箱出口氢总压P_q0，使氦涡轮出口总压P_q4和空气压气机出口总压P_a5达到平衡；步骤6，根据预冷器入口空气侧流量qm_a2、预冷器入口空气侧总压P_a2、预冷器入口空气侧总温T_a2、氦压气机出口流量qm_h4、氦压气机出口总压P_h4以及氦压气机出口总温T_h4，计算预冷器出口氦气侧总压P_h5、预冷器出口氦气侧总温T_h5、预冷器出口空气侧总压P_a3以及预冷器出口空气侧总温T_a3；根据预冷器出口氦气侧总压P_h5、预冷器出口氦气侧总温T_h5、预冷器出口空气侧总压P_a3以及预冷器出口空气侧总温T_a3，计算氦加热器出口氦气总压P_h6；调整氦压气机压比Pr_S1的值，使氦加热器出口氦气总压P_h6和氦涡轮入口总压P0_h1达到平衡；调整空气压气机入口总温T0_a4和空气压气机入口总压P0_a4的值，使空气压气机入口总温T0_a4和预冷器出口空气侧总温T_a3达到平衡，空气压气机入口总压P0_a4和预冷器出口空气侧总压P_a3达到平衡；步骤7，根据空气压气机出口流量qm_a5、空气压气机出口总压P_a5、空气压气机出口总温T_a5、氢涡轮出口流量qm_q4、氢涡轮出口总压P_q4以及氢涡轮出口总温T_q4，计算主燃烧室出口总温T_b、主燃烧室出口总压P_b以及主燃烧室出口流量qm_b；根据主燃烧室出口总温T_b、主燃烧室出口总压P_b以及主燃烧室出口流量qm_b，计算尾喷管出口流量的计算值qm_e、尾喷管出口气流速度V_e以及尾喷管出口静压P_e；根据流量守恒得到尾喷管出口流量的理论值qm_t；调整空气压气机流量比函数Z，使尾喷管出口流量的计算值qm_e和尾喷管出口流量的理论值qm_t达到平衡；步骤8，根据尾喷管出口流量的计算值qm_e、尾喷管出口气流速度V_e、尾喷管出口静压P_e、大气环境静压P_a0以及尾喷管喉部面积A_e，计算发动机性能参数。

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百度查询： 西安交通大学 一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法