燃气涡轮发动机整机稳定边界数值模拟方法研究

摘要

本文将燃气涡轮发动机整机视为一个系统,对整机建立一维气动小扰动模型,根据李雅普诺夫直接方法理论来判断该系统的失稳点,实现了发动机整机环境下均匀进气时压气机部件气动稳定性评定,同时将该方法应用到涡喷、分排气与混排气涡扇发动机中,使得该模型成为一种实用的发动机环境下均匀进气时压缩部件气动稳定性评定模型。具体的做法是对燃气涡轮发动机进行一维欧拉方程整机建模,根据小扰动理论,将整机控制方程进行线化处理,并对整机进行逼喘,对节流后线性方程组的系数矩阵进行QR计算获取特征值,认为出现正实部的特征根时即为发动机整机失稳。以某涡喷发动机为例,发现整机稳定边界低于部件稳定边界,对于涡扇发动机,发现风扇整机与部件稳定边界基本重合,而高压压气机整机稳定边界低于部件稳定边界,同时结合发动机性能计算软件。探索研究了发动机性能衰减对整机稳定边界的影响。