एक चर चक्र इंजन मॉडलिंग के लिए एक त्वरित विधि
Summary
यहाँ, हम एक चर चक्र इंजन के लिए एक घटक स्तर गणितीय मॉडल का निर्माण करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं.
Abstract
टर्बोफैन और टर्बोजेट इंजन के फायदे को जोड़ने वाले चर चक्र इंजन (वीसीई) को व्यापक रूप से अगली पीढ़ी के विमान इंजन माना जाता है। हालांकि, विकास शील VCE उच्च लागत की आवश्यकता है. इस प्रकार, यह एक गणितीय मॉडल का निर्माण जब एक विमान इंजन है, जो वास्तविक परीक्षण की एक बड़ी संख्या से बचने और नाटकीय रूप से लागत को कम कर सकते हैं विकसित करने के लिए आवश्यक है. कानून के विकास को नियंत्रित करने में मॉडलिंग भी महत्वपूर्ण है। इस लेख में, एक चित्रमय सिमुलेशन वातावरण पर आधारित, वस्तु उन्मुख मॉडलिंग प्रौद्योगिकी और मॉड्यूलर पदानुक्रम वास्तुकला का उपयोग कर एक डबल बाईपास चर चक्र इंजन मॉडलिंग के लिए एक तेजी से विधि का वर्णन किया गया है. सबसे पहले, प्रत्येक घटक के गणितीय मॉडल ऊष्मागतिक परिकलन के आधार पर बनाया गया है। फिर, एक पदानुक्रमित इंजन मॉडल प्रत्येक घटक गणितीय मॉडल और एन-आर सॉल्वर मॉड्यूल के संयोजन के माध्यम से बनाया गया है। अंत में, स्थिर और गतिशील सिमुलेशन मॉडल में किए जाते हैं और सिमुलेशन परिणाम मॉडलिंग विधि की प्रभावशीलता साबित होते हैं। इस विधि के माध्यम से बनाया VCE मॉडल स्पष्ट संरचना और वास्तविक समय अवलोकन के फायदे हैं.
Introduction
आधुनिक विमान की मांग प्रणोदन प्रणाली है, जो अधिक बुद्धिमान, अधिक कुशल या और भी अधिक बहुमुखी विमान इंजन1की जरूरत के लिए बड़ी चुनौतियों लाने के लिए। भावी सैन्य प्रणोदन प्रणालियों के लिए भी उच्च गति पर अधिक जोर देने और कम गति से विशिष्ट ईंधन की खपत1,2,3,4की आवश्यकता होती है . भविष्य के उड़ान मिशनों की तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, जनरल इलेक्ट्रिक (जीई) ने 19555में चर चक्र इंजन (VCE) अवधारणा को आगे रखा। ब्ब्ब्ए एक विमान इंजन है जो कुछ घटकों6के ज्यामिति आकार या स्थिति को बदलकर विभिन्न ऊष्मागतिक चक्रों का प्रदर्शन कर सकता है। लॉकहीड एसआर-71 “ब्लैकबर्ड” एक J58 टर्बोरामजेट VCE द्वारा संचालित 19767के बाद से सबसे तेजी से हवा में सांस लेने वाले मानव विमान के लिए विश्व रिकॉर्ड आयोजित किया गया है। यह भी सुपरसोनिक उड़ान के कई संभावित लाभ साबित कर दिया. पिछले 50 वर्षों में जीई में सुधार हुआ है और कई अन्य VCEs का आविष्कार किया है, एक डबल बाईपास VCE8सहित , एक नियंत्रित दबाव अनुपात इंजन9 और एक अनुकूली चक्र इंजन10. इन अध्ययनों में न केवल सामान्य संरचना और निष्पादन सत्यापन शामिल है, बल्कि इंजन11की नियंत्रण प्रणाली भी शामिल है। इन अध्ययनों से साबित हो गया है कि वीसीई सबसोनिक उड़ान पर एक उच्च बाईपास अनुपात टर्बोफैन की तरह काम कर सकता है और सुपरसोनिक उड़ान में टर्बोजेट की तरह कम बाईपास अनुपात टर्बोफैन की तरह भी काम कर सकता है। इस प्रकार, VCE विभिन्न उड़ान शर्तों के तहत प्रदर्शन मिलान महसूस कर सकते हैं.
एक VCE विकसित करते समय, आवश्यक सत्यापन कार्यों की एक बड़ी राशि बाहर किया जाएगा। यदि इन सभी कार्यों को भौतिक रूप से12प्रकार से निष्पादित किया जाए तो इसपर काफी समय और परिव्यय हो सकता है . कंप्यूटर सिमुलेशन प्रौद्योगिकी, जो पहले से ही एक नया इंजन विकसित करने में अपनाया गया है, न केवल लागत बहुत कम कर सकते हैं, लेकिन यह भी संभावित जोखिम से बचने13,14. कंप्यूटर सिमुलेशन प्रौद्योगिकी के आधार पर, एक इंजन के विकास चक्र लगभग आधे करने के लिए कम हो जाएगा, और आवश्यक उपकरणों की संख्या नाटकीय रूप से कम हो जाएगा15. दूसरी ओर, सिमुलेशन भी इंजन व्यवहार और नियंत्रण कानून के विकास के विश्लेषण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है. स्थिर डिजाइन और इंजन के ऑफ डिजाइन प्रदर्शन का अनुकरण करने के लिए, एक कार्यक्रम GENENG16 कहा जाता है 1972 में नासा लुईस अनुसंधान केंद्र द्वारा विकसित किया गया था. फिर अनुसंधान केंद्र ने GENENG से व्युत्पन्न DYNGEN17 विकसित किया, और DYNGEN एक टर्बोजेट और टर्बोफैन इंजन के क्षणिक प्रदर्शन को अनुकरण कर सकता है। 1989 में, नासा ने एक परियोजना प्रस्तुत की, जिसे संख्यात्मक प्रोपल्सन सिस्टम सिमुलेशन (एनपीएस) कहा जाता है, और इसने शोधकर्ताओं को वस्तु उन्मुख प्रोग्रामिंग के उपयोग के माध्यम से एक मॉड्यूलर और लचीला इंजन सिमुलेशन प्रोग्राम बनाने के लिए प्रोत्साहित किया। 1993 में, जॉन ए रीड ने ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग18के माध्यम से अनुप्रयोग विजुअलाइजेशन सिस्टम (एवीएस) प्लेटफॉर्म के आधार पर टर्बोफैन इंजन सिमुलेशन सिस्टम (टीईएस) विकसित किया।
इस बीच, चित्रमय प्रोग्रामिंग वातावरण पर आधारित तेजी से मॉडलिंग सिमुलेशन में धीरे-धीरे इस्तेमाल किया जा रहा है. नासा द्वारा विकसित ऊष्मागतिक सिस्टम (टी-एमएटीएस) पैकेज की मॉडलिंग और विश्लेषण के लिए टूलबॉक्स मैटलैब/सिमुलिंक प्लेटफॉर्म पर आधारित है। यह खुला स्रोत है और उपयोगकर्ताओं में निर्मित घटक पुस्तकालयों को अनुकूलित करने के लिए अनुमति देता है. टी-MATS उपयोगकर्ताओं के लिए एक अनुकूल इंटरफेस प्रदान करता है और यह विश्लेषण और डिजाइन करने के लिए सुविधाजनक है में निर्मित JT9D मॉडल19.
इस आलेख में, VCE का एक प्रकार के गतिशील मॉडल यहाँ Simulink सॉफ्टवेयर का उपयोग कर विकसित किया गया है. इस प्रोटोकॉल की मॉडलिंग वस्तु एक डबल बाईपास VCE है. इसका योजनाबद्ध लेआउट चित्र 1में दर्शाया गया है। इंजन दोनों एकल और डबल बाईपास मोड में काम कर सकते हैं. मोड का चयन करें वाल्व (MSV) खुला है, इंजन एक अपेक्षाकृत बड़े बाईपास अनुपात के साथ subsonic शर्तों पर बेहतर प्रदर्शन करता है. जब मोड का चयन वाल्व बंद कर दिया है, VCE एक छोटे से बाईपास अनुपात और एक बेहतर सुपरसोनिक मिशन अनुकूलन क्षमता है. इंजन के प्रदर्शन को और अधिक परिमाणित करने के लिए, एक डबल बाईपास VCE मॉडल घटक स्तर मॉडलिंग विधि के आधार पर बनाया गया है.
Protocol
Representative Results
Discussion
एक चित्रमय सिमुलेशन वातावरण के आधार पर, एक VCE घटक स्तर मॉडल मॉड्यूलर पदानुक्रमित वास्तुकला और वस्तु उन्मुख मॉडलिंग प्रौद्योगिकी के माध्यम से तेजी से बनाया जा सकता है. यह उपयोगकर्ताओं के लिए एक अनुकूल इ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अनुसंधान को केन्द्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान निधि द्वारा वित्त पोषित किया गया था, अनुदान संख्या -नहीं। NS2018017].
Materials
| Gasturb | GasTurb GmbH | Gasturb 13 | |
| MATLAB | MathWorks | R2017b | |
| TMATS | NASA | 1.2.0 |
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