關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.95W上，模型P值均小于0.001，表明模型具有高 的顯著度，響應(yīng)面模型的擬合質(zhì)量極高。
[0091 ]步驟7:建立優(yōu)化方程組并求解；
[0092] 將步驟6的不同響應(yīng)變量的近似模型組合形成優(yōu)化方程組，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu) 化目標(biāo)對(duì)優(yōu)化方程組進(jìn)行求解，計(jì)算得出滿足優(yōu)化目標(biāo)的自變量的數(shù)值。
[0093] 本實(shí)施例求解利用Isight軟件，優(yōu)化目標(biāo)為:Fn趨近于目標(biāo)值，目標(biāo)值可W是最大 值或者具體數(shù)值，并且保證SFC、SMfan、SMedfs、SMhp。滿足一定條件。
[0094] 實(shí)施例優(yōu)化方程組如下：
[00巧]化趨近于目標(biāo)值
[0096] SFC < SFCmax
[0097] SMfan > Slfanmin [009引 SMcdfs 含 SMc肚smin
[0099] SMhpc > SMhpcmin
[0100] 變量范圍：
[0101] χ^Β{χ I Xmin < X < Xmax}
[0102] 其中，X為可調(diào)部件調(diào)節(jié)變量。
[0103] 為了對(duì)比說明，實(shí)施例采用【背景技術(shù)】中提到的目前工程上應(yīng)用的大范圍參數(shù)研究 的辦法，對(duì)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化計(jì)算了 1573個(gè)樣本方案，優(yōu)化結(jié)果如下：
[0104]
[0105] 采用本發(fā)明優(yōu)化分析方法，按照兩種優(yōu)化方案進(jìn)行求解:優(yōu)化方案1的目標(biāo)是化趨 于最大值，優(yōu)化方案2的優(yōu)化目標(biāo)是化與大范圍參數(shù)研究方法的優(yōu)化結(jié)果相等，可調(diào)部件調(diào) 節(jié)量盡量減小。經(jīng)過方程求解和性能程序驗(yàn)算，優(yōu)化計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖4所示，其優(yōu)化結(jié)果 如下：
[0106]
[0107] 在耗油率、壓縮部件穩(wěn)定裕度滿足要求的條件下，優(yōu)化方案1的無量綱推力較傳統(tǒng) 優(yōu)化方法的推力高0.57個(gè)百分點(diǎn)，LPT調(diào)節(jié)量低8.39個(gè)百分點(diǎn)，RVABI調(diào)節(jié)量低8.24個(gè)百分 點(diǎn);Fn相當(dāng)時(shí)，LPT調(diào)節(jié)量低8.73個(gè)百分點(diǎn)，RVABI調(diào)節(jié)量降低10.46個(gè)百分點(diǎn)。調(diào)節(jié)量的減少 能夠降低設(shè)計(jì)難度。由此可見，采用基于近似模型的優(yōu)化方法可更少的計(jì)算量，得到性 能更優(yōu)或者部件調(diào)節(jié)難度更低的方案。
[0108] 步驟8:多參數(shù)禪合影響下發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析；
[0109] 根據(jù)近似模型繪制響應(yīng)曲面圖，分析不同自變量與響應(yīng)變量之間的關(guān)系，總結(jié)得 出自變量所對(duì)應(yīng)的多個(gè)可調(diào)部件參數(shù)的禪合影響下，響應(yīng)變量所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能參 數(shù)的變化特性，分析優(yōu)化結(jié)果用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)研究工作。
[0110] 本實(shí)施例的計(jì)算響應(yīng)曲面圖如圖5至圖7所示，分析可得可調(diào)部件禪合作用對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)性能的影響規(guī)律:A8的降低、LPT導(dǎo)向器面積的增加會(huì)使得推力、耗油率有增加的趨勢(shì)， RVABI外涵面積的影響較小;性能模型的非線性、強(qiáng)禪合特點(diǎn)明顯，可調(diào)部件交互作用對(duì)性 能的影響較大，隨著LPT流量因子的降低，推力耗油率降低，但運(yùn)種趨勢(shì)隨著A8面積的減小 而減小，在A8面積小至一定程度后，推力甚至有上升趨勢(shì)。實(shí)施例中所得的優(yōu)化方案達(dá)到了 設(shè)計(jì)優(yōu)化要求，分析獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)特性已用于指導(dǎo)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研究。
[0111] 本發(fā)明的一種循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，能夠W較少的方案計(jì)算量、 科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法，簡單直觀地獲得更全面的可調(diào)節(jié)部件參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響特性， 并能夠根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，方便快速地得到最佳的可調(diào)節(jié)部件參數(shù)匹配方案，具有精度高、易操 作等優(yōu)點(diǎn)；且能看到可調(diào)部件參數(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)性能的影響過程及變化規(guī)律，為變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn) 一步的特性研究、充分發(fā)揮變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)勢(shì)W及控制規(guī)律的設(shè)計(jì)提供研究途徑;最 后本發(fā)明的方法不僅適用于變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，還可用于常規(guī)滿扇、自適應(yīng)循環(huán)等航空發(fā)動(dòng)機(jī) W及具有多個(gè)可調(diào)參數(shù)的核屯、機(jī)、壓氣機(jī)性能優(yōu)化及分析。
[0112] W上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)W所述權(quán)利要求的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，其特征在于，包括 步驟1:校核發(fā)動(dòng)機(jī)性能計(jì)算程序 在所述計(jì)算程序內(nèi)輸入已知發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入?yún)?shù)，利用計(jì)算程序計(jì)算得出所述輸入?yún)?shù) 下發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出參數(shù)，將所述輸出參數(shù)與相同輸入?yún)?shù)條件下的已知輸出參數(shù)進(jìn)行對(duì)比， 校核所述計(jì)算程序的精度； 步驟2:單參數(shù)調(diào)節(jié)影響分析 在所述計(jì)算程序內(nèi)輸入待研究發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入?yún)?shù)，改變所述輸入?yún)?shù)中的單個(gè)可調(diào)部 件參數(shù)，利用計(jì)算程序計(jì)算得出單個(gè)可調(diào)部件參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出參數(shù)的影響規(guī)律； 步驟3:選取自變量、自變量范圍及響應(yīng)變量 綜合所述步驟2得出的影響規(guī)律及發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化目標(biāo)，選取與優(yōu)化目標(biāo)相關(guān)的多個(gè) 可調(diào)部件參數(shù)為自變量并確定所述自變量的變化范圍，選取與優(yōu)化目標(biāo)相關(guān)的多個(gè)所述輸 出參數(shù)為響應(yīng)變量； 步驟4:選取試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及樣本方案 根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法在自變量的變化范圍內(nèi)確定多個(gè)所述自變量數(shù)值，并按照所述試驗(yàn) 設(shè)計(jì)方法將所述自變量數(shù)值進(jìn)行排列組合形成多個(gè)樣本方案； 步驟5:計(jì)算樣本方案 將所述樣本方案輸入所述計(jì)算程序內(nèi)并進(jìn)行計(jì)算，得出每個(gè)樣本方案的響應(yīng)變量的數(shù) 值； 步驟6:建立近似模型 將步驟5所有樣本方案及其響應(yīng)變量的數(shù)值按照預(yù)定方法進(jìn)行擬合，擬合得到響應(yīng)變 量關(guān)于自變量的函數(shù)關(guān)系為響應(yīng)變量的近似模型，并對(duì)近似模型進(jìn)行方差分析和顯著度分 析； 步驟7:建立優(yōu)化方程組并求解 將步驟6的不同響應(yīng)變量的近似模型組合形成優(yōu)化方程組，并根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu) 化目標(biāo)對(duì)優(yōu)化方程組進(jìn)行求解，計(jì)算得出滿足優(yōu)化目標(biāo)的所述自變量數(shù)值，并將計(jì)算得到 的所述自變量數(shù)值代入計(jì)算程序驗(yàn)算； 步驟8:多參數(shù)耦合影響下發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析 根據(jù)所述近似模型繪制響應(yīng)曲面圖，分析不同自變量與響應(yīng)變量之間的關(guān)系，總結(jié)得 出自變量所對(duì)應(yīng)的多個(gè)可調(diào)部件參數(shù)的親合影響下，響應(yīng)變量所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能參 數(shù)的變化特性，優(yōu)化及分析結(jié)果用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)研究工作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟1 所述已知輸出參數(shù)包括試驗(yàn)得出的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)程序下得出的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出 參數(shù)，所述標(biāo)準(zhǔn)程序包括商用發(fā)動(dòng)機(jī)性能程序和已經(jīng)經(jīng)過試驗(yàn)校準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能程序。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟2 所述可調(diào)部件參數(shù)包括核心機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇導(dǎo)向器葉片角度參數(shù)、低壓渦輪導(dǎo)向器面積參數(shù)、 前涵道引射器面積參數(shù)、后涵道引射器面積參數(shù)、噴管喉部面積參數(shù)、模式選擇閥門位置參 數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟4 所述試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法包括全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、中心復(fù)合設(shè)計(jì)方法、Box- Behnken設(shè)計(jì)方法。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，其特征在于，步驟6 所述預(yù)定方法指的是響應(yīng)曲面法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能分析及優(yōu)化方法，包括步驟1：校核發(fā)動(dòng)機(jī)性能計(jì)算程序；步驟2：單參數(shù)調(diào)節(jié)影響分析；步驟3：選取自變量、自變量范圍及響應(yīng)變量；步驟4：選取試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及樣本方案；步驟5：計(jì)算樣本方案；步驟6：建立近似模型；步驟7：建立優(yōu)化方程組及求解；步驟8：多參數(shù)耦合影響下發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析。通過本發(fā)明的方法，能夠以較少的方案計(jì)算量、科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法，簡單直觀地獲得更全面的可調(diào)節(jié)部件參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)化目標(biāo)的影響特性，并能夠根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，方便快速地得到最佳的可調(diào)節(jié)部件參數(shù)匹配方案，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行分析及優(yōu)化，具有精度高、易操作等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105631140
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511019454
【發(fā)明人】劉永泉, 韓佳, 張躍學(xué), 蘇桂英, 孫立業(yè)
【申請(qǐng)人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日