Визуализация математических имитационных сетевых моделей ГТД в системе моделирования DVIG | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №7 (54) июль 2013 г.

Статья просмотрена: 223 раза

Библиографическое описание:

Кривцов Д. А. Визуализация математических имитационных сетевых моделей ГТД в системе моделирования DVIG // Молодой ученый. — 2013. — №7. — С. 55-57. — URL https://moluch.ru/archive/54/7438/ (дата обращения: 17.07.2018).

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.

Основные термины (генерируются автоматически): геометрический поток, DVIG, СИМ, учебно-тренировочный самолет, математическая модель, рабочее тело, узел двигателя, приведенная скорость, модель, поток.


Похожие статьи

Процесс проектирования авиационного ГИД в системе...

Под математической моделью двигателя и самолета понимается система уравнений и аналитических связей, характеризующих движение летательного аппарата (ЛА) и описывающих рабочий процесс в авиационном двигателе (АД).

Получение и использование характеристик основных узлов...

Система имитационного моделирования (СИМ) DVIG_OTLADKA [3], созданная в Framework САМСТО, предназначена для моделирования

Для моделирования определённого типа двигателя, составляется его топологическая модель из набора моделей основных узлов...

Исследования математических моделей систем контроля букса

математическая модель, инфракрасные системы, буксовые узлы.

Визуализация математических имитационных сетевых моделей ГТД в системе моделирования DVIG.

Процесс проектирования авиационного ГИД в системе математических моделей самолета.

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

Математическая модель регулятора скорости приведена на рис. 4.

Моделирование САР скорости асинхронного двигателя с переменными ψr - is с контуром потока в системе относительных единиц.

Обмен данными между SCADA-системой и системой...

Топологическая модель двигателя SR-30 в СИМ DVIG_OTLADKA представлена на рис. 2.

На втором этапе получения индивидуальной модели на вход соответственных узлов передаются (подобранные на первом этапе)

Математическое моделирование электропривода на базе...

Графики скорости и электромагнитного момента.

Математическая модель электропривода на базе синхронного двигателя со встроенными постоянными магнитами в пакете SimPowerSystems.

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Математическая модель гидросистемы. Система в стационарном режиме может быть описана следующим образом. Скорости потоков жидкости определяются состояниями клапанов как [9]

Воронин А. В. Моделирование мехатронных систем. Учебное пособие.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Процесс проектирования авиационного ГИД в системе...

Под математической моделью двигателя и самолета понимается система уравнений и аналитических связей, характеризующих движение летательного аппарата (ЛА) и описывающих рабочий процесс в авиационном двигателе (АД).

Получение и использование характеристик основных узлов...

Система имитационного моделирования (СИМ) DVIG_OTLADKA [3], созданная в Framework САМСТО, предназначена для моделирования

Для моделирования определённого типа двигателя, составляется его топологическая модель из набора моделей основных узлов...

Исследования математических моделей систем контроля букса

математическая модель, инфракрасные системы, буксовые узлы.

Визуализация математических имитационных сетевых моделей ГТД в системе моделирования DVIG.

Процесс проектирования авиационного ГИД в системе математических моделей самолета.

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

Математическая модель регулятора скорости приведена на рис. 4.

Моделирование САР скорости асинхронного двигателя с переменными ψr - is с контуром потока в системе относительных единиц.

Обмен данными между SCADA-системой и системой...

Топологическая модель двигателя SR-30 в СИМ DVIG_OTLADKA представлена на рис. 2.

На втором этапе получения индивидуальной модели на вход соответственных узлов передаются (подобранные на первом этапе)

Математическое моделирование электропривода на базе...

Графики скорости и электромагнитного момента.

Математическая модель электропривода на базе синхронного двигателя со встроенными постоянными магнитами в пакете SimPowerSystems.

Компьютерное моделирование гидравлических систем

Математическая модель гидросистемы. Система в стационарном режиме может быть описана следующим образом. Скорости потоков жидкости определяются состояниями клапанов как [9]

Воронин А. В. Моделирование мехатронных систем. Учебное пособие.

Задать вопрос