燃燒室的各個結構都可以被建立數學模型用矩陣進行模擬計算，每個模型都由輸入、定義各部件的參數以及輸出組成。流體在系統中某個點的狀態可以由速率、壓力、溫度和構成(例如鋁粉和氫氣的質量比例)等參數描述。由于各個參數之間存在反饋環路，導致輸入和輸出具備高非線性，因此這種系統往往難以得到準確結果。所以往往可以使用數字推進系統數值仿真(NPSS)來幫助創造和計算系統中所需要的參數。

圖1. NPSS軟件開發界面

NPSS數值仿真是和高性能渦輪發動機技術結合的研究項目。相較于傳統計算方法，NPSS模擬軟件具備以下兩個優勢。首先，它將模型中的數學難題轉化為了求解非線性系統的遞歸耦合。其次，NPSS軟件包含大量的預先定義的、具有較高靈活度的模型，結合其他模擬軟件如ANSYS FLUENT可以允許使用者在模擬中參考不同氣體數據以及使用多種不同的熱力學計算方法，這樣可以大大提高計算效率。圖49展示了NPSS軟件的用戶開發界面，其仿真系統主要由以下幾個部分組成。

仿真系統控制專家系統;

2. 仿真計算程序(工程計算模塊);

3. 超級介質信息系統;

4. 模型生成專家系統;

5. 數據管理設備;

6. 操作人員設備(Model Librarian Facility)

7. 仿真器控制設備;

8. 模型編輯設備;

9. 圖形可視化設備;

參考文獻

Daniel F. Waters, Christopher P. Cadou, Modeling a hybrid Rankine-cycle/fuel-cell underwater propulsion system based on aluminum-water combustion, Journal of Power Sources, 221, pp.272-283. July, 2012.

江義軍, 推進系統數值仿真綜述, 燃氣渦輪試驗與研究, 第4期, 2000.

總結

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