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PROOSIS航空發動機(jī)性能(néng)建模仿真

概述

PROOSIS(PROPULSION OBJECT-ORIENTED SIMULATION SOFTWARE)是燃氣輪機(jī)性能(néng)分析工(gōng)具,它繼承了EcosimPro全部的功能(néng),并根據航空發動機(jī)仿真的需求新增了一(yī)些功能(néng),如性能(néng)圖處理、多(duō)點設計工(gōng)具、約束下(xià)設計、使用SAE标準的模型接口等,提供了TURBO工(gōng)具包,給出了各種類型的燃氣輪機(jī)仿真的典型組件(jiàn)。主要用于航空發動機(jī)建模仿真。


PROOSIS産生(shēng)于歐盟第六框架計劃中的VIVACE航空發動機(jī)專項項目,目的是建立一(yī)款滿足該項目的合作夥伴在燃氣輪機(jī)的性能(néng)分析方面主要要求的标準軟件(jiàn)。2008年(nián)VIVACE項目完成後,PROOSIS2.0版正式發布。在歐盟第七框架計劃的CRESCENDO項目中,PROOSIS根據業(yè)界(包括空客、斯奈克瑪等)的需求進行了優化,推出了用戶界面、擴展的瞬态求解器(qì)、約束下(xià)的建模、發動機(jī)與飛(fēi)機(jī)模型的集成等新功能(néng)。


目前,PROOSIS被空客、賽峰、羅羅等許多(duō)航空公司和發動機(jī)公司用于進行先進的發動機(jī)配置控制和發動機(jī)性能(néng)的建模仿真與分析。PROOSIS每年(nián)會(huì)針對業(yè)界的各種新需求推出新的軟件(jiàn)版本,已經成為(wèi)航空發動機(jī)仿真分析的先進工(gōng)具。


産品特性

多(duō)功能(néng)性

PROOSIS能(néng)夠進行發動機(jī)各種特性的模拟,從(cóng)特定到(dào)通(tōng)用的系統要求(例如控制,熱,液壓,機(jī)械,電(diàn)氣,熱循環,有機(jī)朗肯循環等)。由于PROOSIS是一(yī)個(gè)多(duō)領域仿真平台,發動機(jī)可以獨立仿真,也可以與其它相(xiàng)關系統如控制系統、燃油系統、環控系統、電(diàn)氣系統等進行聯合仿真。該軟件(jiàn)也能(néng)用于模拟固定翼和旋翼航空器(qì)的綜合電(diàn)力系統,并能(néng)用于根據任務需求對發動機(jī)和飛(fēi)機(jī)的參數進行優化。

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用戶界面生(shēng)成和封裝功能(néng)

它具有先進的圖形用戶界面,允許使用标準或定制的 TURBO 組件(jiàn)庫進行模塊化建模。該軟件(jiàn)還(hái)具有DECK功能(néng),可能(néng)将模型作為(wèi)獨立加密模塊(黑(hēi)匣子)導出。所生(shēng)成的DECK符合S A E 燃氣輪機(jī)标準(ARP4868和AS4191)。外部用戶可以使用DECK進行計算(suàn)(參數,尺寸,瞬态等)。DECK也可以通(tōng)過FORTRAN或C / C ++語言集成到(dào)其他工(gōng)具中。


靈活的模型搭建功能(néng)

燃氣輪機(jī)的建模基于TURBO組件(jiàn)庫,TURBO庫基于面向對象技(jì)術(shù)建立,這使得模型具有良好的通(tōng)用性和靈活性,可以根據需要擴展新的組件(jiàn)和物(wù)理模型。對于不同的發動機(jī)結構隻需進行簡單的拖拽連線等操作即可完成模型的搭建。

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性能(néng)預測和仿真

PROOSIS具有在穩态和瞬态條件(jiàn)下(xià)對設計點和非設計條件(jiàn)下(xià)的燃氣輪機(jī)進行各種模拟的能(néng)力。軟件(jiàn)還(hái)可用于通(tōng)過參數分析,靈敏度研究和優化來廣泛探索設計搜索空間。需要注意的是,軟件(jiàn)的另外一(yī)個(gè)重要功能(néng)是可以在複雜(zá)的附加約束(引擎等級)下(xià)執行多(duō)點設計計算(suàn)。


瞬态特性仿真

基于強大的求解器(qì),PROOSIS軟件(jiàn)具有先進的瞬态仿真能(néng)力。允許模拟航空發動機(jī)的各種瞬态操作(包括額定條件(jiàn)的變化、飛(fēi)行狀态的變化、任務模拟等),能(néng)夠包含附加約束以及操作限制。發動機(jī)的瞬态模拟還(hái)可以集成控制系統,包括進行功率管理和設備保護的各種控制邏輯。


與其它工(gōng)程工(gōng)具的交聯

PROOSIS的主要功能(néng)之一(yī)是其内置的與其他工(gōng)程工(gōng)具連接的能(néng)力。因此,開(kāi)發的模型可以與其他軟件(jiàn)(例如Matlab/SIMULINK,MS-Excel,ISIGHT,MS-VisualBasic等)相(xiàng)連。此外,PROOSIS模型也可以轉換為(wèi)C++代碼,可以在其他C++應用程序中重用。


分布式并行仿真

為(wèi)了減少叠代計算(suàn)的計算(suàn)時間(例如在使用優化算(suàn)法進行優化時所需的時間),PROOSIS的一(yī)個(gè)重要特性就(jiù)是能(néng)夠靈活地設置分布式并行處理環境。


先進的求解器(qì)

PROOSIS中可用的内部求解器(qì)允許處理剛性或非剛性的動态問題(DASSL,RK4和Adams-Moulton)。代數問題可通(tōng)過改進的Powell混合方法來解決的。不平等組(條件(jiàn)方程式或限制器(qì))可用于穩态和瞬态模拟。此外,還(hái)包括幾個(gè)優化解算(suàn)器(qì),可以進行參數優化,動态優化和系統辨識問題。

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PROOSIS與EcosimPro的主要區别

 TURBO組件(jiàn)庫:一(yī)個(gè)具有70多(duō)個(gè)典型組件(jiàn)的完整組件(jiàn)庫,用于構建航空發動機(jī)及其組件(jiàn)的1D性能(néng)模型,如壓縮機(jī)、渦輪機(jī)、軸、熱交換器(qì)等。該模型庫以源格式提供,方便用戶根據現有組件(jiàn)進行修改和創建新組件(jiàn)。

 GTE_EXAMPLES庫:包含使用TURBO庫構建的典型引擎配置模型(渦輪噴氣發動機(jī)、渦輪風扇等)的說明性庫。包括設計、非設計,瞬态和穩态計算(suàn)等典型應用。具有複雜(zá)應用的使用向導,用于創建在幾個(gè)工(gōng)作點(起飛(fēi)、著(zhe)陸等)工(gōng)作的數學設計模型,定義設計變量、閉合方程和不等式等。

 靈敏度分析向導:允許用戶在修改其他輸入變量時研究輸出變量的靈敏度。

 用于處理所有壓縮機(jī),渦輪機(jī)等的MAP類,以XML格式存儲所有性能(néng)數據。壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的行為(wèi)可以用BETA和MFT圖進行描述。

 MAP可視化:運行模拟時可以顯示MAP,如在壓縮機(jī)性能(néng)圖上(shàng)顯示相(xiàng)應仿真結果(效率,浪湧和轉速線也被繪制)。

 根據“燃氣輪機(jī)”的國(guó)際标準ARP4868,在動态庫(.dll)中将發動機(jī)模型導出為(wèi)黑(hēi)匣子的DECK工(gōng)具。所生(shēng)成的DECK可以通(tōng)過編程(C,C ++,FORTRAN)或可執行文件(jiàn)的方式重新使用。提供所有MAP信息的封裝和加密。

典型應用領域

現有的PROOSIS應用庫使它成為(wèi)一(yī)個(gè)應用廣泛的工(gōng)具。


發動機(jī)性能(néng)仿真

PROOSIS具有用于燃氣輪機(jī)系統建模的TURBO庫。它包括在燃氣輪機(jī)系統中使用的大部分組件(jiàn),因此可以模拟複雜(zá)配置的航空發動機(jī)。基于靈活的面向對象的建模方法允許對現有組件(jiàn)進行擴展和重新定義。與TURBO/PROOSIS一(yī)起提供的GTE_EXAMPLE給出了一(yī)個(gè)可以使用的引擎性能(néng)分析工(gōng)具。


發動機(jī)與飛(fēi)機(jī)系統聯合仿真

PROOSIS提供的其它相(xiàng)關模型庫使得該軟件(jiàn)可以方便的進行航空發動機(jī)與其它相(xiàng)關系統的聯合仿真,如有機(jī)朗肯循環ORC、燃油和潤滑油流體回路(lù)及其與其它系統的熱集成、電(diàn)氣系統(電(diàn)機(jī)、電(diàn)力電(diàn)子、電(diàn)氣網)、環境控制系統等。

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電(diàn)廠仿真

PROOSIS相(xiàng)關的模型庫可以用于各種工(gōng)業(yè)燃氣輪機(jī)和發電(diàn)廠的仿真分析(瞬态、穩态、熱平衡)。


其它應用

空間推進系統:環路(lù)設計,液體、固體、固液混合火箭發動機(jī)的動态仿真與分析;載人航天器(qì)的環境控制與生(shēng)命保障系統;低(dī)溫系統:大型低(dī)溫裝置的動态仿真分析。

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在線溝通(tōng)
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