PROOSIS(PROPULSION OBJECT-ORIENTED SIMULATION SOFTWARE)是燃氣輪機性能分析工具,它繼承了EcosimPro全部的功能,并根據航空發動(dòng)機仿真的需求新增了一些功能,如(rú)性能圖處理、多點設計工具、約束下(xià)設計、使用SAE标準的模型接口等,提供了TURBO工具包,給出了各種類型的燃氣輪機仿真的典型組件。主要用于航空發動(dòng)機建模仿真。
PROOSIS産生于歐盟第六框架計劃中(zhōng)的VIVACE航空發動(dòng)機專項項目,目的是建立一款滿足該項目的合作夥伴在燃氣輪機的性能分析方面主要要求的标準軟件。2008年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(zhōng),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(dòng)機與飛機模型的集成等新功能。
目前,PROOSIS被空客、賽峰、羅羅等許多航空公司和(hé)發動(dòng)機公司用于進行先進的發動(dòng)機配置控制和(hé)發動(dòng)機性能的建模仿真與分析。PROOSIS每年會針對業(yè)界的各種新需求推出新的軟件版本,已經成為航空發動(dòng)機仿真分析的先進工具。
多功能性
PROOSIS能夠進行發動(dòng)機各種特性的模拟,從特定到通(tōng)用的系統要求(例如(rú)控制,熱,液壓,機械,電氣,熱循環,有機朗肯循環等)。由于PROOSIS是一個(gè)多領域仿真平台,發動(dòng)機可(kě)以獨立仿真,也可(kě)以與其它相關(guān)系統如(rú)控制系統、燃油系統、環控系統、電氣系統等進行聯合仿真。該軟件也能用于模拟固定翼和(hé)旋翼航空器(qì)的綜合電力系統,并能用于根據任務需求對發動(dòng)機和(hé)飛機的參數進行優化。
用戶界面生成和(hé)封裝功能
它具有先進的圖形用戶界面,允許使用标準或定制的 TURBO 組件庫進行模塊化建模。該軟件還具有DECK功能,可(kě)能将模型作為獨立加密模塊(黑匣子(zǐ))導出。所生成的DECK符合S A E 燃氣輪機标準(ARP4868和(hé)AS4191)。外部用戶可(kě)以使用DECK進行計算(參數,尺寸,瞬态等)。DECK也可(kě)以通(tōng)過FORTRAN或C / C ++語言集成到其他工具中(zhōng)。
靈活的模型搭建功能
燃氣輪機的建模基于TURBO組件庫,TURBO庫基于面向對象技術(shù)建立,這使得模型具有良好的通(tōng)用性和(hé)靈活性,可(kě)以根據需要擴展新的組件和(hé)物理模型。對于不同的發動(dòng)機結構隻需進行簡單的拖拽連線等操作即可(kě)完成模型的搭建。
性能預測和(hé)仿真
PROOSIS具有在穩态和(hé)瞬态條件下(xià)對設計點和(hé)非設計條件下(xià)的燃氣輪機進行各種模拟的能力。軟件還可(kě)用于通(tōng)過參數分析,靈敏度研究和(hé)優化來廣泛探索設計搜索空間。需要注意的是,軟件的另外一個(gè)重要功能是可(kě)以在複雜的附加約束(引擎等級)下(xià)執行多點設計計算。
瞬态特性仿真
基于強大的求解器(qì),PROOSIS軟件具有先進的瞬态仿真能力。允許模拟航空發動(dòng)機的各種瞬态操作(包括額定條件的變化、飛行狀态的變化、任務模拟等),能夠包含附加約束以及操作限制。發動(dòng)機的瞬态模拟還可(kě)以集成控制系統,包括進行功率管理和(hé)設備保護的各種控制邏輯。
與其它工程工具的交聯
PROOSIS的主要功能之一是其内置的與其他工程工具連接的能力。因此,開發的模型可(kě)以與其他軟件(例如(rú)Matlab/SIMULINK,MS-Excel,ISIGHT,MS-VisualBasic等)相連。此外,PROOSIS模型也可(kě)以轉換為C++代碼,可(kě)以在其他C++應用程序中(zhōng)重用。
分布式并行仿真
為了減少(shǎo)叠代計算的計算時間(例如(rú)在使用優化算法進行優化時所需的時間),PROOSIS的一個(gè)重要特性就是能夠靈活地設置分布式并行處理環境。
先進的求解器(qì)
PROOSIS中(zhōng)可(kě)用的内部求解器(qì)允許處理剛性或非剛性的動(dòng)态問(wèn)題(DASSL,RK4和(hé)Adams-Moulton)。代數問(wèn)題可(kě)通(tōng)過改進的Powell混合方法來解決的。不平等組(條件方程式或限制器(qì))可(kě)用于穩态和(hé)瞬态模拟。此外,還包括幾個(gè)優化解算器(qì),可(kě)以進行參數優化,動(dòng)态優化和(hé)系統辨識問(wèn)題。
PROOSIS與EcosimPro的主要區别
■ TURBO組件庫:一個(gè)具有70多個(gè)典型組件的完整組件庫,用于構建航空發動(dòng)機及其組件的1D性能模型,如(rú)壓縮機、渦輪機、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進行修改和(hé)創建新組件。
■ 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(dòng)機、渦輪風扇等)的說明性庫。包括設計、非設計,瞬态和(hé)穩态計算等典型應用。具有複雜應用的使用向導,用于創建在幾個(gè)工作點(起飛、着陸等)工作的數學設計模型,定義設計變量、閉合方程和(hé)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,渦輪機等的MAP類,以XML格式存儲所有性能數據。壓縮機和(hé)渦輪機的行為可(kě)以用BETA和(hé)MFT圖進行描述。
■ MAP可(kě)視化:運行模拟時可(kě)以顯示MAP,如(rú)在壓縮機性能圖上顯示相應仿真結果(效率,浪湧和(hé)轉速線也被繪制)。
■ 根據“燃氣輪機”的國際标準ARP4868,在動(dòng)态庫(.dll)中(zhōng)将發動(dòng)機模型導出為黑匣子(zǐ)的DECK工具。所生成的DECK可(kě)以通(tōng)過編程(C,C ++,FORTRAN)或可(kě)執行文(wén)件的方式重新使用。提供所有MAP信息的封裝和(hé)加密。
現有的PROOSIS應用庫使它成為一個(gè)應用廣泛的工具。
發動(dòng)機性能仿真
PROOSIS具有用于燃氣輪機系統建模的TURBO庫。它包括在燃氣輪機系統中(zhōng)使用的大部分組件,因此可(kě)以模拟複雜配置的航空發動(dòng)機。基于靈活的面向對象的建模方法允許對現有組件進行擴展和(hé)重新定義。與TURBO/PROOSIS一起提供的GTE_EXAMPLE給出了一個(gè)可(kě)以使用的引擎性能分析工具。
發動(dòng)機與飛機系統聯合仿真
PROOSIS提供的其它相關(guān)模型庫使得該軟件可(kě)以方便的進行航空發動(dòng)機與其它相關(guān)系統的聯合仿真,如(rú)有機朗肯循環ORC、燃油和(hé)潤滑油流體回路(lù)及其與其它系統的熱集成、電氣系統(電機、電力電子(zǐ)、電氣網)、環境控制系統等。
電廠仿真
PROOSIS相關(guān)的模型庫可(kě)以用于各種工業(yè)燃氣輪機和(hé)發電廠的仿真分析(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(dòng)機的動(dòng)态仿真與分析;載人航天器(qì)的環境控制與生命保障系統;低溫系統:大型低溫裝置的動(dòng)态仿真分析。