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《河北工程大学》 2017年
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高速热气流模拟试验系统燃气温度建模与控制研究

范乐瑶  
【摘要】:高速热气流模拟试验是指航空煤油在高速空气流中燃烧产生高温热气流场,将此温度加到温度传感器上可以对温度传感器进行稳态与动态校准,加在某些耐高温材料上可以试验其在高温情况下的热应力,为测试其强度性能提供依据。而高速热气流模拟试验系统性能的好坏直接影响到动态温度校准的准确度和试件热强度测试的可信度。因此,对高速热气流模拟试验系统中燃烧室燃气温度的控制进行研究,提高其温度控制性能,不仅对高温热领域的设备研制、科研、试验和生产具有重大的指导意义,而且可以提高燃烧系统的节能减排功能。本文针对高速热气流模拟试验系统燃烧室燃气温度的控制中存在的问题,分别从以下几方面对系统进行了深入的研究。首先,对燃烧室的燃烧性能进行了数值模拟研究。建立了燃烧室燃烧过程中数值模拟相应的数学模型,通过软件ANSYS 15.0对燃烧室进行了三维建模,并对模型进行了网格划分。最后通过FLUENT软件对模型进行数值仿真,从而研究了不同油气比下燃烧室的温度分布情况以及对排放物浓度的影响,为实现燃烧室中燃气温度的控制提供了前提。然后,对高速热气流模拟试验系统的燃烧室燃气温度建立了数学模型。由于系统燃烧室中的温度是航空煤油在高速空气流中燃烧产生的,系统的温度是随着燃油量和空气量的变化而变化的,针对这一问题,分别建立了进气系统,供油系统和燃烧室燃气温度的数学模型。最后,对高速热气流模拟试验系统的燃烧室燃气温度进行了控制研究。针对系统实际工作中工况复杂,干扰较多等因素,提出了一种同时对供油系统和进气系统控制的串级控制方案。并分别根据进气系统、供油系统以及燃烧室燃气温度的特点,分别采用了滑膜预测控制、模糊PID预测控制和模糊PID控制的算法,最终实现了对高速热气流模拟试验系统的燃烧室燃气温度的精确控制。
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V231.2

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