Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model
The processes of designing and developing gas turbine engines (GTE) are based on using mathematical models (MM), reflecting the physical picture of engine operation processes. One of the ways of improving the MM validity is its identification on engine bench test results. Identifying MMs of modern e...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Journal of Mechanical Engineering
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/154476 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-154476 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
mathematical model identification gas turbine engine variable parameters controllable parameters objective function UDC 621.438-029.51 математическая модель идентификация ГТД варьируемые параметры контролируемые параметры функция цели УДК 621.438-029.51 математична модель ідентифікація ГТД варійовані параметри контрольовані параметри функція мети УДК 621.438-029.51 |
| spellingShingle |
mathematical model identification gas turbine engine variable parameters controllable parameters objective function UDC 621.438-029.51 математическая модель идентификация ГТД варьируемые параметры контролируемые параметры функция цели УДК 621.438-029.51 математична модель ідентифікація ГТД варійовані параметри контрольовані параметри функція мети УДК 621.438-029.51 Lyutikov, A. L. Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| topic_facet |
mathematical model identification gas turbine engine variable parameters controllable parameters objective function UDC 621.438-029.51 математическая модель идентификация ГТД варьируемые параметры контролируемые параметры функция цели УДК 621.438-029.51 математична модель ідентифікація ГТД варійовані параметри контрольовані параметри функція мети УДК 621.438-029.51 |
| format |
Article |
| author |
Lyutikov, A. L. |
| author_facet |
Lyutikov, A. L. |
| author_sort |
Lyutikov, A. L. |
| title |
Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| title_short |
Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| title_full |
Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| title_fullStr |
Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| title_full_unstemmed |
Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| title_sort |
peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model |
| title_alt |
Особенности идентификации математической модели одновального энергетического газотурбинного двигателя Особливості ідентифікації математичної моделі одновального енергетичного газотурбінного двигуна |
| description |
The processes of designing and developing gas turbine engines (GTE) are based on using mathematical models (MM), reflecting the physical picture of engine operation processes. One of the ways of improving the MM validity is its identification on engine bench test results. Identifying MMs of modern energy GTEs is a very demanding task due to the necessity to identify the main controllable engine parameters determined in the course of experimental studies, depending on a large number of the parameters that are not controlled during the experiment. In this regard, the actual direction of reducing the complexity of the process of identifying MMs is using identification software systems. Developed by the A. N. Podgorny Institute of Mechanical Engineering Problems of NASU, the methodology and means of identifying the parameters and characteristics of power plants, using experimental data (Otpimum software package), allows one to conduct a directed search for an optimal solution based on modern mathematical methods. This, in turn, leads to a reduction in identification execution time, increases the MM adequacy and allows one to more reliably determine the characteristics of engine components. The article proposes an approach to identifying a non-linear unit MM, with a detailed calculation of a turbine flow path to the level of blade rows on the D045 engine bench test results. It describes the choice of variable and controllable parameters as well as the ranges of their changes. The results of solving the identification problem showed the possibility of using the Optimum software for optimizing and identifying parameters and characteristics of power plants when identifying D045 GTE MMs. The use of the developed methodology for identifying GTE MMs that is based on bench test results, allows one to take into account the maximum number of variable variables and significantly reduce the complexity and time of this process. The analysis of the results shows that with significant deviations of GTE characteristics from design values, a large amount of a priori information is needed to solve the identification problem. On the basis of the information, ranges of changes of variable and controllable parameters are assigned, as well as their values in the first approximation. |
| publisher |
Journal of Mechanical Engineering |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/154476 |
| work_keys_str_mv |
AT lyutikoval peculiaritiesofidentifyingapowergeneratingsingleshaftgtemathematicalmodel AT lyutikoval osobennostiidentifikaciimatematičeskojmodeliodnovalʹnogoénergetičeskogogazoturbinnogodvigatelâ AT lyutikoval osoblivostíídentifíkacíímatematičnoímodelíodnovalʹnogoenergetičnogogazoturbínnogodviguna |
| first_indexed |
2024-06-01T14:44:03Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:44:03Z |
| _version_ |
1800670327396630528 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-1544762019-01-15T15:19:23Z Peculiarities of identifying a power-generating single-shaft gte mathematical model Особенности идентификации математической модели одновального энергетического газотурбинного двигателя Особливості ідентифікації математичної моделі одновального енергетичного газотурбінного двигуна Lyutikov, A. L. mathematical model identification gas turbine engine variable parameters controllable parameters objective function UDC 621.438-029.51 математическая модель идентификация ГТД варьируемые параметры контролируемые параметры функция цели УДК 621.438-029.51 математична модель ідентифікація ГТД варійовані параметри контрольовані параметри функція мети УДК 621.438-029.51 The processes of designing and developing gas turbine engines (GTE) are based on using mathematical models (MM), reflecting the physical picture of engine operation processes. One of the ways of improving the MM validity is its identification on engine bench test results. Identifying MMs of modern energy GTEs is a very demanding task due to the necessity to identify the main controllable engine parameters determined in the course of experimental studies, depending on a large number of the parameters that are not controlled during the experiment. In this regard, the actual direction of reducing the complexity of the process of identifying MMs is using identification software systems. Developed by the A. N. Podgorny Institute of Mechanical Engineering Problems of NASU, the methodology and means of identifying the parameters and characteristics of power plants, using experimental data (Otpimum software package), allows one to conduct a directed search for an optimal solution based on modern mathematical methods. This, in turn, leads to a reduction in identification execution time, increases the MM adequacy and allows one to more reliably determine the characteristics of engine components. The article proposes an approach to identifying a non-linear unit MM, with a detailed calculation of a turbine flow path to the level of blade rows on the D045 engine bench test results. It describes the choice of variable and controllable parameters as well as the ranges of their changes. The results of solving the identification problem showed the possibility of using the Optimum software for optimizing and identifying parameters and characteristics of power plants when identifying D045 GTE MMs. The use of the developed methodology for identifying GTE MMs that is based on bench test results, allows one to take into account the maximum number of variable variables and significantly reduce the complexity and time of this process. The analysis of the results shows that with significant deviations of GTE characteristics from design values, a large amount of a priori information is needed to solve the identification problem. On the basis of the information, ranges of changes of variable and controllable parameters are assigned, as well as their values in the first approximation. Процессы проектирования и доводки газотурбинных двигателей (ГТД) базируются на использовании математических моделей (ММ), отражающих физическую картину процессов функционирования двигателя. Одним из путей повышения достоверности ММ является их идентификация по результатам стендовых испытаний двигателя. Идентификация ММ современных энергетических ГТД представляет собой весьма трудоемкую задачу. Это связано с необходимостью идентифицировать основные контролируемые параметры двигателя, которые определяются в ходе экспериментальных исследований и зависят от большого количества параметров, неконтролируемых в ходе эксперимента. В связи с этим актуальным направлением снижения трудоёмкости процесса идентификации ММ является применение программных комплексов идентификации. Разработанная Институтом проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного методология и средства идентификации параметров и характеристик энергетических установок по экспериментальным данным (программный комплекс Otpimum) позволяет вести направленный поиск оптимального решения на основе современных математических методов. Это, в свою очередь, приводит к сокращению времени выполнения идентификации, повышает адекватность ММ и позволяет более достоверно определять характеристики узлов двигателя. В статье предложен подход к идентификации нелинейной поузловой ММ, с детализацией расчета турбинного тракта до уровня лопаточных венцов, по результатам стендовых испытаний двигателя Д045. Описывается выбор варьируемых и контролируемых параметров, а также диапазоны их изменений. Результаты решения задачи идентификации показали возможность применения программного комплекса оптимизации и идентификации параметров и характеристик энергетических установок Optimum при идентификации ММ ГТД Д045. Применение разработанной методологии для идентификации ММ ГТД, основанной на результатах стендовых испытаний, позволяет учитывать максимальное число варьируемых переменных и значительно снизить трудоемкость и время этого процесса. Анализ результатов показывает, что при значительных отклонениях характеристик ГТД от проектных значений для решения задачи идентификации необходим большой объём априорной информации, на основании которой назначаются диапазоны изменения варьируемых и контролируемых параметров, а также их значения в первом приближении. Процеси проектування і доведення ГТД базуються на використанні математичних моделей (ММ), що відображають фізичну картину процесів функціонування двигуна. Одним із шляхів підвищення достовірності ММ є їхня ідентифікація за результатами стендових випробувань двигуна. Ідентифікація ММ сучасних енергетичних ГТД є дуже трудомісткою задачею. Це пов’язано з необхідністю ідентифікувати основні контрольовані параметри двигуна, що визначаються в ході експериментальних досліджень і залежать від великої кількості параметрів, неконтрольованих в ході експерименту. Через це актуальним напрямом зниження трудомісткості процесу ідентифікації ММ є застосування програмних комплексів ідентифікації. Розроблена Інститутом проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного методологія та засоби ідентифікації параметрів і характеристик енергетичних установок за експериментальними даними (програмний комплекс Otpimum) дозволяє вести спрямований пошук оптимального розв’язку на основі сучасних математичних методів. Це, в свою чергу, приводить до скорочення часу виконання ідентифікації, підвищує адекватність ММ і дозволяє більш достовірно визначати характеристики вузлів двигуна. У статті запропоновано підхід до ідентифікації нелінійної повузлової ММ, з деталізацією розрахунку турбінного тракту до рівня лопаткового вінця, за результатами стендових випробувань двигуна Д045. Описується вибір варійованих і контрольованих параметрів, а також діапазони їх змін. Результати розв’язання задачі ідентифікації показали можливість застосування програмного комплексу оптимізації та ідентифікації параметрів і характеристик енергетичних установок Optimum під час ідентифікації ММ ГТД Д045. Застосування розробленої методології для ідентифікації ММ ГТД, що ґрунтується на результатах стендових випробувань, дозволяє враховувати максимальне число варійованих змінних і значно знизити трудомісткість і час цього процесу. Аналіз результатів показує, що за значних відхилень характеристик ГТД від проектних значень для розв'язання задачі ідентифікації необхідно мати великий обсяг апріорної інформації, на підставі якої призначаються діапазони зміни варійованих і контрольованих параметрів, а також їх значення в першому наближенні. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2019-01-15 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/154476 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 21 No. 4 (2018); 70-75 Проблемы машиностроения; Том 21 № 4 (2018); 70-75 Проблеми машинобудування; Том 21 № 4 (2018); 70-75 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/154476/154080 https://journals.uran.ua/jme/article/view/154476/154082 Copyright (c) 2019 A. L. Lyutikov https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |