Библиографическое описание:

Кривцов Д. А. Визуализация математических имитационных сетевых моделей ГТД в системе моделирования DVIG // Молодой ученый. — 2013. — №7. — С. 55-57.

В работе рассмотрен способ представления и получения геометрического потока в системе имитационного моделирования ГТД DVIGw. Показана актуальность применения данного потока и способы развития системы в данном направлении, а также создана модель ТРДД для учебно-тренировочного самолета с внедренным в нее геометрическим информационным потоком.

Ключевые слова: авиационный двигатель, математическая модель, информационные потоки, визуализация

Имитационная математическая модель авиационного двигателя развивается вместе с изделием на протяжении всего жизненного цикла изделия. Существуют модели единые многоуровневые, а также модели, соответствующие каждому этапу жизненного цикла ГТД (этапы проектирования, сдача в серийное производство, испытания, доводка, эксплуатация на летательном аппарате или на земле, ремонт). Такие модели обладают целым рядом одинаковых качеств и признаков и могут создаваться в разных версиях единой системы DVIG. К подобным признакам относятся модульность моделей и наличие в моделях различных информационных потоков [1].

Информационные потоки отвечают за взаимосвязь параметров модели ГТД и бывают газодинамические, механические, тепловые и др. В данной работе на примере математической модели ТРДД для учебно-тренировочного самолета с помощью метаСАПР/Framework САМСТО версии 2.35 в системе имитационного моделирования (СИМ) DVIGw реализована возможность вводить в имитационные модели геометрический поток (рисунок 1, верхний поток в каждом из двух идущих параллельно друг другу информационных потоков).

1. Введение геометрического потока

Данный поток позволяет системе производить расчеты диаметров и площадей всех характерных сечений двигателя, а после выдавать их вместе с выходными данными каждого узла двигателя (рисунок 2), а также передавать их дальше по потоку с целью согласования между собой всех узлов ГТД, в частности, размеров проточной части двигателя.

Описание: C:\Dima\Archive\АЛ-57Ф\Специальная часть\Мои статьи\модели для статьи обе.png

Рис. 1. Математическая модель ТРДД для учебно-тренировочного самолета без геометрического потока и с геометрическим информационным потоком в СИМ DVIGw

Описание: C:\Dima\Archive\АЛ-57Ф\Специальная часть\Мои статьи\выходные данные элемента.png

Рис. 2. Выходные данные элемента модели «Компрессор 2» с выводом площадей на входе и выходе

Необходимым условием расчета геометрических параметров проточной части двигателя в данной версии системы DVIGw является задание приведенной скорости потока во входном устройстве двигателя и в некоторых других его узлах, например, на выходе из камеры сгорания. Данное условие в совокупности с данными о температурах, давлениях и расходах рабочего тела каждого сечения двигателя (получаемых с испытательных стендов или в результате расчета данной модели) позволяет использовать для нахождения площадей уравнение расхода:

                                                                               (1)

где  — расход рабочего тела через сечение, , ,  — температура, давление и приведенный расход рабочего тела через сечение двигателя соответственно.

Таким образом можно сказать, что геометрические потоки были реализованы во всех системных элементах, в которых имеются газодинамические потоки. Число потоков, несущих в себе геометрию узлов, должно равняться числу потоков, несущих в себе газодинамические параметры.

В системных элементах, в которых происходит разделение или соединение газодинамического потока (например, «смеситель» или «газовая турбина») эти условия обеспечивались с помощью простых математических операций сложения или вычитания геометрических параметров.

Данный подход к созданию имитационных моделей позволяет в решить целый ряд задач в данной области.

Он упрощает алгоритм системы — не требуется больше написание уравнений для каждого узла двигателя, отвечающих за нахождение площадей, диаметров и приведенных скоростей в узле двигателя на входе и выходе из него. Достаточно находить параметры на выходе и с помощью информационного потока передавать их в следующий элемент модели.

Также создание геометрического потока играет существенную роль в развитии идеи измененного обращения и представления универсальной характеристики компрессора [2]. Предлагается переводить характеристики компрессора в другие координаты (на первом этапе вместо степени повышения давления используется изоэнтропический напор (), а в дальнейшем перейти к представлению теоретического () и изоэнтропического () напоров как функций приведенной скорости на входе  и приведенной частоты вращения ). Представление в качестве аргумента функции приведенной скорости на входе в компрессор возможно только при наличии среди исходных данных для расчета элемента «компрессор» либо самого значения приведенной скорости, либо площади на входе в компрессор, зная которую и используя уравнение (1) нетрудно находить необходимый аргумент. В связи с этим удобно использовать новый информационный поток, который принесет в качестве исходных данных геометрические параметры компрессора на входе в него.

2. Представление о визуализации имитационных моделей ГТД

Следует отметить, что введение геометрического потока является первым шагом к становлению и появлению функции визуализации математических моделей двигателя в СИМ DVIG.

Создание визуализации модулей узлов, путем расчета в каждом из них геометрии с последующим выводом ее в программу для создания чертежей (например, двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения AutoCAD [3]) (а впоследствии и 3D-моделей) узлов. Это позволит получать схемы проточной части, достаточно точные для начальных этапов проектирования новых двигателей и виды узлов ГТД для дальнейшего использования их при создании конструкции этих узлов при проектировании (рисунок 3).

Рис. 3. Перспективы создания визуализации собранных моделей в СИМ DVIGw

3. Выводы

Предложен вариант создания нового информационного геометрического потока в СИМ DVIG. Рассмотрены особенности использования этого потока в различных типах системных элементов этой системы. Предложен более рациональный способ нахождения геометрических параметров основных рабочих сечений двигателя.

Апробация разработанных методов и средств построения картины геометрических параметров модели конкретного двигателя проведена с помощью разработанной измененной версии DVIGgeometry с использованием модели ТРДД для учебно-тренировочного самолета.

В качестве развития данной идеи предложен способ дополнения алгоритма программы, позволяющий системе строить 3D-модели проточной части и узлов ГТД с точностью, удовлетворяющей начальным этапам проектирования, что соответствует основным принципам организации системного автоматизированного проектирования двигателей и позволит реализовать данный подход в одной системе [5].

Литература:

1.      И. А. Кривошеев, О. Н. Иванова, И. М. Горюнов. Использование средств имитационного сетевого моделирования ГТД на этапе идентификации моделей по результатам испытаний // Вестник УГАТУ. Т. 6, № 1 (12), 2005.

2.      Использование методов идентификации на различных этапах жизненного цикла технических систем / И. А. Кривошеев, Д. А. Ахмедзянов, А. Е. Кишалов, К. Е. Рожков // Вестник Иркутского государственного технического университета, № 1(72), 2013, С. 25–33.

3.      Алтуфьева Т. Ю., Галимова М. П., Кривцов Д.А и др. Экономическое пространство: теория и реалии / Монография // Москва: Экономика, 2011. — 374с., с. 288–295.

4.      Норенков И. П. Автоматизированное проектирование / Норенков И. П. // Москва — 2000. — 188с.

5.      Кривошеев И. А. Разработка CALS-технологии проектирования авиационных двигателей // диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Уфа — 2000.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle