面向控制的燃油调节器动态特性研究

作为吸气式发动机燃油控制系统的被控对象,燃油调节器的动态特性对调节器自身的性能优化和控制系统设计均至关重要。基于燃油调节器的工作原理,采用集中参数法建立了燃油调节器的非线性模型,对其进行小偏差线性化得到其状态空间模型,计算获得其传递函数,并详细分析了燃油调节器的动态特性影响因素,为燃油调节器性能优化提供参考。通过模型降价简化传递函数模型获得其一阶模型,分析表明一阶模型和原模型的频域特性符合的很好,低阶模型能够表示燃油调节器的动态特性,为燃油控制系统设计和控制参数优化奠定了基础。     

基于有限差分WENO格式的推进剂供应管路充填特性研究

推进剂供应系统的充填特性对发动机起动过程控制具有重要意义,而供应系统管路系统复杂,需要具有边界协调性好、计算精度高、稳定性好的WENO格式。为了模拟充填过程液体压力的瞬变特性,将流动控制方程进行坐标变换解决移动边界的问题。针对坐标变换后的流体瞬变流动控制方程,获得带源项的双曲方程组,利用基于特征变量的Roe类型高阶有限差分WENO格式建立了适用于推进剂充填过程的一维瞬变流动仿真模型。考虑稳态摩擦的情况下,对带气垫的推进剂充填过程利用WENO格式和显式特征线法进行了仿真,结果表明WENO方法的耗散小、预测结果更好。考虑了介质物性、摩擦系数、频率相关摩擦、多变过程指数等对充填过程的影响,研究结果表明瞬态摩擦模型和多变过程指数对水击压力的峰值和衰减过程有显著的影响。     

进气道动态特性的传递函数多项式近似分析

进气道动态特性的小偏差封闭传递矩阵模型仅能得到频率特性数据,为了获得多项式形式的传递函数,提出了一种基于MATLAB的计算方法.基于频域辨识获得了结尾激波对放气量扰动的有理多项式传递函数近似模型,此模型的频率特性与原始频率特性吻合较好,比Pade近似方法更简单准确.利用模型降阶方法对高阶多项式函数进行简化,获得了低阶传递函数,低阶模型与高阶模型的时域响应较为一致,为激波位置控制系统设计奠定了基础.分析了激波处相对面积变化率对频域特性的影响,结果表明相对面积变化率越小,激波运动的稳态距离越大.     

液体火箭发动机高压混合燃气涡轮绝热功计算方法

在高压补燃循环液体火箭发动机的设计中,涡轮绝热功是影响发动机推力的重要设计参数,其计算的准确性直接影响涡轮设计的有效性。高压下,真实气体效应突出,对绝热功的计算有较大影响,必须考虑其作用。对比分析了Soave-Redlich-Kwong(SRK)、Peng-Robinson(PR)和Redlich-Kwong-Peng-Robinson(RK-PR) 3种立方型状态方程描述氧气、甲烷和氢气的热力学性质的准确性。结果表明SRK方程的准确性较高,与NIST数据最大误差不超过2%。高压涡轮燃气为多元混合物,其绝热功的计算应考虑混合规则。假设涡轮等熵膨胀,分别推导了理想气体假设和考虑混合规则下的SRK方程的涡轮绝热功的计算公式,发现理想气体绝热功的计算与真实气体偏差近10%。提出了一种可以在工程上计算各型号发动机高压涡轮绝热功的算法,即利用进出口平均压缩因子计算高压涡轮近似绝热功,该方法与理论方法的最大误差不超过3%。