基于蒙特卡罗法的航空发动机稳态空气系统网络计算

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1、第40卷第6期2014年12月航空发动机AeroengineV01．40No．6Dec．2014基于蒙特卡罗法的航空发动机稳态空气系统网络计算胡肖肖1，李育隆2，吴宏，(1．中国舰船研究设计中心，武汉430064；2．清华大学航天航空学院，北京100084；3．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：为了解决目前稳态空气系统算法在求解复杂网络时不容易获得收敛解的问题，将航空发动机稳态空气系统简化为由节点和元件组成的网络，借助概率思想计算连续性方程和能量方程，建立相应的随机游动模型，运用蒙特卡罗方法求解各节点的压力，再根据流量与元件两端压力的关系

2、，计算流经各元件的流体流量。将计算得到的不同工况下航空发动机稳态空气系统内部节点的压力和流量值，与flowmaster计算结果进行比较，二者吻合较好，压力最大偏差为O．628％。蒙特卡罗方法与网络法相比，优势在于计算简便，且不会出现无法求解复杂空气系统网络的情况。关键词：蒙特卡罗法；稳态；空气系统；压力；流量；航空发动机中图分类号：V228．3文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2014．06．006AeroengineSteadyAirSystemCalculationBasedonMonteCarloMethodHUXi

3、ao—xia01，wuHon92，LIYu—lonf(1．ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，China；2．SchoolofAerospace，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；3．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Steadyairsystemofaeroenginewassimplifiedasanetworkwhichwascomposedofnote

4、sandelements．Continuityequationandenergyequationwerecalculatedbymeansofprobability．Therandomwalksmodelwasdeveloped，andpressurewascalculatedbythemethodofMonteCarlo，andthenmassflowofcomponentscouldbecalculatedaccordingtocorrelationbetweenmassflowandpressure．Pressureandmassflowofinnernot

5、esofsteadyairsystemofaeroengineunderdifferentconditionswerecalculated．Thepressureresultsshowgoodagreementwiththemethodofflowmaster,andthemaximumerrorofpressureisonly0．628％．Comparedtonetworkmethod，calculationofMonteCarlomethodiseasy，whichcouldavoidtocalculatethecomplexairsystem．Keyword

6、s：MonteCarlomethod；steadystate；airsystem；pressure；massflow；aeroengine0引言在航空发动机空气系统设计中，稳态空气系统的参数值作为空气冷却系统设计中直接参考的关键参数，关系到空气系统设计是否有效和发动机能否安全可靠地工作，有着重要的研究价值。复杂的空气系统的影响因素较多，几乎不可能对其进行严格的几何求解。但可将稳态下空气在二次空气系统内的流动简单看作1维不可压缩流动，并离散为由不同元件和节点组成的网络系统㈣，进而开展计算。目前，在稳态空气系统的计算研究中，常使用流体网络法M，即数值求解网络系统的连续

7、性方程组和能量方程组。流体网络算法相对成熟，但求解过程是否收敛、收敛速度及计算精度在很大程度上依赖于研究人员的求解经验，并且在求解复杂网络和复杂部件时难以获得收敛解。目前，空气系统稳态算法主要用于航空发动机典型设计点状态的计算。收稿日期：2013—07—15基金项目：国家自然科学基金(51176004)资助作者简介：胡肖肖(1987)，女，工学硕士，研究方向为航空发动机空气系统；E-mail：xiaobuaa@126．com。弓＼甩★备式：胡肖肖．吴宏，李育隆．基于蒙特卡罗法的航空发动机稳态空气系统网络计算啪．航空发动机，2014，40(6)：28—32．HUXi

8、aoxia