喘振是航空发动机使用过程中时常遇到的一种特殊情况,对民航客机安全以及整个航空事业的发展产生巨大威胁。为了使发动机增压部件稳定工作而不发生喘振,通常要求增压部件工作点与喘振边界之间留有足够的“距离”,即保留足够的喘振裕度。根据发动机适航安全要求,需要发动机在全工作包线内都应有足够的喘振裕度,但喘振裕度过大又会导致发动机增压部件的增压能力降低。对于喘振裕度的设定,就需要全面考虑影响发动机喘振的各种因素,才能在高性能与喘振裕度之间达到最佳平衡。因此,本文以航空涡扇发动机为研究对象,开展了涡扇发动机喘振影响因素的仿真研究,主要的研究内容如下:(1)以PW4056发动机为建模对象,利用Matlab/Simulink仿真平台,以部件特性数据为基础,采用变比热计算方法,根据涡扇发动机的热力学原理,建立了该型号发动机各部件的热力学模型;然后,在部件模型的基础之上,根据部件之间的流量平衡和功率平衡关系建立了发动机稳态模型,利用牛顿-拉夫逊法进行稳态求解,分别将设计点处和非设计点处的仿真结果与实验数据进行对比,验证了所建稳态模型具有较好的仿真精度和收敛性;最后,根据容积动力学和转子动力学建立发动机动态模型,并采用龙格库塔法和欧拉法对其求解,通过改变发动机的燃油量,将不同状态下性能参数的仿真数据与实验数据对比,验证了所建动态模型具有较好的动态精度和收敛性。(2)基于发动机部件级稳态模型,在使用条件如大气温度、大气压力、飞行马赫数、大气湿度以及高压压气机功率提取和附加引气、可调静子叶片角度等发生变化时,对发动机增压级和高压压气机喘振的影响开展了仿真研究。研究结果表明:大气温度、大气压力、大气湿度、飞行马赫数、高压压气机功率提取量和附加引气量等使用因素均会对增压级和高压压气机的喘振裕度产生明显影响,但其影响程度以及喘振裕度的变化趋势不同。(3)基于发动机动态模型,针对动态过程中,对发动机产生主要影响的加速过程、减速过程、部件容腔、转动惯量和不同供油规律等喘振影响因素仿真研究。研究结果表明:加减速过程、转动惯量和不同供油规律会对增压级和高压压气机的喘振裕度产生明显影响,但外涵道、燃烧室等部件容腔大小对增压级和高压压气机喘振裕度的影响较小。