■ 付強(qiáng) / 中國航發(fā)研究院

先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，基于數(shù)值仿真技術(shù)在虛擬空間進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證、虛擬試驗(yàn)、工藝優(yōu)化和性能預(yù)測，能夠有效縮短研制周期、提高研制效率，推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制模式的革新。

經(jīng)過多年的理論發(fā)展及應(yīng)用探索，數(shù)值仿真技術(shù)已經(jīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的全生命周期發(fā)揮著重要作用。通過發(fā)動(dòng)機(jī)零部件數(shù)值仿真可以透視物理細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)、過渡態(tài)下的性能預(yù)測，從而輔助設(shè)計(jì)和性能分析；通過試驗(yàn)系統(tǒng)一維和試驗(yàn)件三維仿真可還原物理試驗(yàn)難以捕捉的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)方案的優(yōu)化和試驗(yàn)結(jié)果的補(bǔ)充完善；通過對制造及裝配過程進(jìn)行數(shù)值仿真，可優(yōu)化工藝參數(shù)，減少試制加工次數(shù)；通過對實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)測與模擬，可以提前探知發(fā)動(dòng)機(jī)的性能變化，實(shí)現(xiàn)故障早期預(yù)警和壽命預(yù)測。此外，圍繞總體性能、氣動(dòng)、燃燒、強(qiáng)度等專業(yè)學(xué)科開展的模型的校核與驗(yàn)證，可以建立面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值仿真的校核與驗(yàn)證流程規(guī)范，進(jìn)一步提高數(shù)值仿真的可信度。

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求逐漸逼近其設(shè)計(jì)極限，對于數(shù)值仿真的基礎(chǔ)理論、仿真精度和仿真效率等均提出了更高的要求，數(shù)值仿真未來將朝著高保真、多尺度、多學(xué)科和多部件仿真方向發(fā)展，需要探索出可工程實(shí)用的高保真仿真模型、高精度計(jì)算方法及與現(xiàn)有高性能計(jì)算能力相匹配的高效率并行計(jì)算方法，發(fā)展多學(xué)科耦合/多部件聯(lián)合仿真技術(shù)，建立數(shù)值仿真模型的校核驗(yàn)證流程規(guī)范，加速推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制向“預(yù)測型”模式發(fā)展。