ОСОБЕННОСТИ ИДЕНТИФИКАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОДНОВАЛЬНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2018.04.070
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 21, № 4, 2018 (декабрь)
Страницы 70-75

 

Автор

А. Л. Лютиков, ГП НПКГ «Зоря»-«Машпроект» (54018, Украина, г. Николаев, пр. Богоявленский, 42-А), e-mail: spe@mashproekt.nikolaev.ua, ORCID: 0000-0002-2335-9273

 

Аннотация

Процессы проектирования и доводки газотурбинных двигателей (ГТД) базируются на использовании математических моделей (ММ), отражающих физическую картину процессов функционирования двигателя. Одним из путей повышения достоверности ММ является их идентификация по результатам стендовых испытаний двигателя. Идентификация ММ современных энергетических ГТД представляет собой весьма трудоемкую задачу. Это связано с необходимостью идентифицировать основные контролируемые параметры двигателя, которые определяются в ходе экспериментальных исследований и зависят от большого количества параметров, неконтролируемых в ходе эксперимента. В связи с этим актуальным направлением снижения трудоёмкости процесса идентификации ММ является применение программных комплексов идентификации. Разработанная Институтом проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного методология и средства идентификации параметров и характеристик энергетических установок по экспериментальным данным (программный комплекс Otpimum) позволяет вести направленный поиск оптимального решения на основе современных математических методов. Это, в свою очередь, приводит к сокращению времени выполнения идентификации, повышает адекватность ММ и позволяет более достоверно определять характеристики узлов двигателя. В статье предложен подход к идентификации нелинейной поузловой ММ, с детализацией расчета турбинного тракта до уровня лопаточных венцов, по результатам стендовых испытаний двигателя Д045. Описывается выбор варьируемых и контролируемых параметров, а также диапазоны их изменений. Результаты решения задачи идентификации показали возможность применения программного комплекса оптимизации и идентификации параметров и характеристик энергетических установок Optimum при идентификации ММ ГТД Д045. Применение разработанной методологии для идентификации ММ ГТД, основанной на результатах стендовых испытаний, позволяет учитывать максимальное число варьируемых переменных и значительно снизить трудоемкость и время этого процесса. Анализ результатов показывает, что при значительных отклонениях характеристик ГТД от проектных значений для решения задачи идентификации необходим большой объём априорной информации, на основании которой назначаются диапазоны изменения варьируемых и контролируемых параметров, а также их значения в первом приближении.

 

Ключевые слова: математическая модель, идентификация, ГТД, варьируемые параметры, контролируемые параметры, функция цели.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Shen J., Masiulaniec K. C., Afjeh A. A. Turbojet engine simulation using dymola. Proceedings of the 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (9–12 July 2006), Sacramento, California, USA. 2006. Vol. 6. P. 4760–4774. https://doi.org/10.2514/6.2006-4796
  2. Gomes K. J., Masiulaniec K. C., Afjeh A. A. Performance, usage, and turbofan transient simulation comparisons between three commercial simulation tools. J. Aircraft. 2009. Vol. 46. No. 2. P. 699–704. https://doi.org/10.2514/1.38902
  3. Traverso A. TRANSEO code for the dynamic performance simulation of micro gas turbine cycles. ASME Turbo Expo. 2005. Vol. 5. P. 45–54. https://doi.org/10.1115/GT2005-68101
  4. Pilet J., Lecordix J., Garcia-Rosa N., Barenes R., Lavergne G. Towards a fully coupled component zooming approach in engine performance simulation. ASME Turbo Expo: Turbine Techn. Conf. and Exposition. 2011. Vol. 1. P. 287–299. https://doi.org/10.1115/GT2011-46320
  5. Kurzke J. GasTurb 12. Design and off-design performance of gas turbines [Electronic resource]. Available at: http://www.gasturb.de/manual.html
  6. GECAT [Electronic resource] / Available at: http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2000-3893
  7. GSP 11 User Manual [Electronic resource] / Available at: http://www.gspteam.com
  8. Морозов С. А. Программный комплекс ГРАД – газодинамические расчёты авиационных двигателей. Авиакосмические технологии и оборудование: Сб. докл. науч.-практ. конф. Казань: Казан. технолог. ун-т, 2003. С. 190–196.
  9. Ткаченко А. Ю., Кузьмичев В. С., Кулагин В. В., Крупенич И. Н., Рыбаков В. Н. Автоматизированная система газотермодинамических расчётов и анализа (АСТРА-4) газотурбинных двигателей и энергетических установок. Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Матер. докл. междунар. науч.-техн. конф. Самара: Самар. аэрокосм. ун-т, 2009. Ч. 2. С. 80–82.
  10. Синкевич М. В. Совершенствование метода исследования и доводки газодинамических характеристик судовых ГТД на базе высокоинформативной математической модели: Дисс. …канд. техн. наук / Николаев. кораблестроит. ин-т. Николаев, 1988.
  11. Пчёлкин Ю. М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.
  12. Чобенко В. Н., Палиенко Р. В., Лютиков А. Л. Математическая модель одновального ГТД Д045. Восточ.-Европ. журн. передовых технологий. 2013. Т. 3. № 12 (63). С. 18–21.
  13. Тарелин А. А., Аннопольская И. Е., Антипцев Ю. П., Паршин В. В. Информационно-инструментальная система для решения задач оптимизации и идентификации при проектировании и доводке энергетических установок. Вісн. нац. техн. ун-ту «ХПІ». 2012. № 8. С. 17–25.

 

Поступила в редакцию 19 июня 2018 г.

Принята в печать