【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航空發動機，特別地，涉及一種調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法。
技術介紹
1、空氣系統是航空發動機的二次流系統，主要用于確保發動機在各種工作狀態下都能保持高效、穩定的運行，空氣系統的引氣量增大會導致發動機推力降低、排氣溫度升高、耗油率增加、油氣比升高、高壓壓氣機出口總壓降低、高壓壓氣機踹振裕度升高，這是由于空氣系統的引氣主要來源于壓氣機中的壓縮氣體，而從壓氣機中引出的壓縮氣體本該進入燃燒室與燃料混合燃燒，作為主流參與發動機的熱力循環和對外做功，但為了滿足空氣系統功能的需求而被引出，從而失去了做功的機會，導致發動機工作性能下降。因此，航空發動機在滿足可靠性和安全性能的條件下，將會最大限度的減少空氣系統的引氣量，以減少對發動機性能的影響和降低發動機耗油率。
2、引射器是一種利用高速流體引射另一種低速流體的裝置。它的工作原理是通過高速流體在收縮形噴嘴中的膨脹作用，將能量傳遞給被引射流體，使兩者在混合室內混合，從而提高被引射流體的壓力和速度。因此，引射器通過將少量高壓氣體流經拉法爾噴管后，引射大流量低壓氣體，實現流量翻倍以及引射氣體溫降的效果，而可以應用于航空發動機的空氣系統中。如中國專利技術專利申請cn115788601a公開了一種用于航空發動機渦輪葉尖間隙控制的引射引氣裝置，具體為一種用于航空發動機渦輪葉尖間隙控制的引射引氣裝置，在發動機周向布置兩個引射器，并在每個引射器上安裝兩條引氣管路和一條排氣管路；在渦輪機匣與燃燒室機匣間安裝隔板，形成環形腔室；利用引射器對兩條引氣管道吸入的兩股氣體進行摻混、擴壓
3、然而，雖然上述的引射引氣裝置雖然能通過調控渦輪機匣的溫度，來控制渦輪機匣葉尖間隙，但其無法保證引射引氣裝置的引射流量最小，因而，空氣系統的引氣量仍相對較多，航空發動機的性能欠佳，耗油率高。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，以解決現有的航空發動機中的空氣系統引氣量相對較多，航空發動機的性能欠佳，耗油率高的技術問題。
2、根據本專利技術的一個方面，提供一種調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：s1，根據渦輪機匣的金屬溫度需求和發動機包線內主要狀態參數，獲得渦輪機匣的燃氣側溫度和燃氣側換熱系數；s2，根據渦輪機匣的燃氣側溫度和燃氣側換熱系數，并基于熱力學能量平衡公式，獲得渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式；s3，在航空發動機參數范圍內，通過渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式獲得多組渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的解集，根據多組渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的解集中的最大值和最小值，并基于冷氣側換熱系數和冷氣質量流量的關聯公式，獲得冷氣溫度和冷氣質量流量的解集，然后將冷氣溫度和冷氣質量流量的解集與發動機總體分配指標和換熱系數需求迭代計算，以舍棄不符合要求冷氣溫度和冷氣質量流量的解集，獲得滿足要求的冷氣溫度和冷氣質量流量的解集；s4，基于引射器參數的計算公式，獲得引射器組合和多個引射器之間的關聯公式，以開展引射器組合參數的計算，以獲得引射器組合參數和多個引射器參數的解集，并基于冷氣溫度與引射器組合參數的關聯公式，獲得冷氣溫度和引射器組合參數的解集，再基于冷氣質量流量與引射器組合參數的關聯公式，獲得冷氣質量流量和引射器組合參數的解集；s5，從冷氣溫度和冷氣質量流量的解集、冷氣溫度和引射器組合參數的解集、冷氣質量流量和引射器組合參數的解集中選出引射流量最小的引射器組合，并通過電子控制系統實現該引射器組合的選擇。
3、進一步地，步驟s2中，渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式為：
4、
5、其中，a為換熱面積、hwg為渦輪機匣的燃氣側換熱系數、tg為渦輪機匣的燃氣側溫度、tw1為渦輪機匣的金屬溫度需求、λ為渦輪機匣的金屬導熱系數、δ為渦輪機匣厚度、tw2為渦輪機匣的冷氣側溫度、hwc為渦輪機匣的冷氣側換熱系數、tc為冷氣溫度。
6、進一步地，步驟s3中，冷氣側換熱系數和冷氣質量流量的關聯公式為：
7、
8、re∞nu；
9、
10、其中，re為冷氣雷諾數、g為冷氣流量、l為冷氣側換熱特征尺寸、μ為粘性系數、a2為冷氣側流通面積、nu為冷氣努塞爾數、λ2為冷氣導熱系數。
11、進一步地，步驟s4中，引射器參數的計算公式為：
12、
13、其中，α為引射器面積比、ap為引射噴管出口面積、as為引射噴管出口被引射面積、k為引射器引射系數、gs為被引射流量、gp為引射流量、c為引射器比熱比、cps為定壓被引射氣體比熱、cpp為定壓引射氣體比熱、θ為引射器總溫比、tos為被引射溫度、top為引射氣體溫度。
14、進一步地，引射器組合包括多個引射系數不同的引射器，引射器之間通過并聯電路連接。
15、進一步地，在引射器組合內，不同引射系數的引射器數量為n1、n2……nn。
16、進一步地，步驟s4中，引射器組合和多個引射器之間的關聯公式為：
17、在引射器組合內，不同引射系數的引射器數量為n1、n2……nn；
18、
19、其中，α總為引射器組合面積比、k總為引射器組合引射系數、c總為引射器組合比熱比、θ總為引射器組合總溫比。
20、進一步地，步驟s4中，冷氣溫度與引射器組合參數的關聯公式為；
21、
22、進一步地，步驟s4中，冷氣質量流量與引射器組合參數的關聯公式為：
23、g＝(n1cps1+n2cps2+……nncpsn)+(n1cpp1+n2cpp2+……nncppn)。
24、進一步地，步驟s1中，發動機包線內主要狀態參數包括發動機進口流量、壓氣機各級氣動壓力、壓氣機各級溫度、燃燒室出口溫度、燃氣渦輪各級溫度、燃氣渦輪各級壓力、動力渦輪各級溫度、動力渦輪各級壓力和發動機轉速。
25、本專利技術具有以下有益效果：
26、本專利技術的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，首先根據渦輪機匣的金屬溫度需求和發動機包線內主要狀態參數，獲得渦輪機匣的燃氣側溫度和燃氣側換熱系數；再根據渦輪機匣的燃氣側溫度和燃氣側換熱系數，并基于熱力學能量平衡公式，獲得渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式；然后在航空發動機參數范圍內，通過渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式獲得多組渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的解集，根據多組渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的解集中的最大值和最小值，并基于冷氣側換熱系數和冷氣質量流量的關聯公式，獲得冷氣溫度和冷氣質量流量的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S2中，渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式為：
3.根據權利要求1所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S3中，冷氣側換熱系數和冷氣質量流量的關聯公式為：
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S4中，引射器參數的計算公式為：
5.根據權利要求4所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S4中，引射器組合包括多個引射系數不同的引射器，引射器之間通過并聯電路連接。
6.根據權利要求5所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，在引射器組合內，不同引射系數的引射器數量為n1、n2……nn。
7.根據權利要求6所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S4中，引射器組合和多個引射器之間的關聯公式為：
8.根據權利要求7所述
9.根據權利要求7所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S4中，冷氣質量流量與引射器組合參數的關聯公式為：
10.根據權利要求1-3中任意一項所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟S1中，發動機包線內主要狀態參數包括發動機進口流量、壓氣機各級氣動壓力、壓氣機各級溫度、燃燒室出口溫度、燃氣渦輪各級溫度、燃氣渦輪各級壓力、動力渦輪各級溫度、動力渦輪各級壓力和發動機轉速。
...【技術特征摘要】
1.一種調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟s2中，渦輪機匣的冷氣溫度和冷氣側換熱系數的關聯公式為：
3.根據權利要求1所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟s3中，冷氣側換熱系數和冷氣質量流量的關聯公式為：
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟s4中，引射器參數的計算公式為：
5.根據權利要求4所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，步驟s4中，引射器組合包括多個引射系數不同的引射器，引射器之間通過并聯電路連接。
6.根據權利要求5所述的調控渦輪機匣溫度的引射器組合選擇方法，其特征在于，在引射器組合...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳文彬，李洋，李維，金海良，馬莉，賀宜紅，
申請(專利權)人：中國航發湖南動力機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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