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标题: 基于遗传算法的变循环航空发动机部件级建模与优化 [打印本页]
作者: madio    时间: 2014-8-30 17:51
标题: 基于遗传算法的变循环航空发动机部件级建模与优化
摘 要：5 t, d( }% g- ~$ b5 f! n2 ~
本文研究了题目中的所有问题，对问题一、二中的双涵道（涡扇）模式和
- X5 B; `' q3 R( X' ~) q; D问题三中的单涵道（涡喷）模式分别建立了相应模式下的部件模型和整机气动
% V* b, c( [" n9 y$ X: K9 v热力学模型，利用遗传算法能解决高复杂性、多变量非线性方程问题的优点，+ E3 d$ V# e" ~( ^3 {! |
本文基于遗传算法对各个模型进行求解与优化，并最终获得了相应结果。( V+ d. F7 j5 l5 B/ w& M- E) J
针对问题一：
+ i: A# {- G4 k. M% q首先，作出风扇的特性曲线图；对图进行分析可知：对于某一特定换算转速# F) N; s8 L- j& E5 x
下，当压比函数值不断减小时，流量逐渐趋近平稳；当压比函数值一定时，换算; h9 j0 @2 X* f% Y- c* m
转速越大流量就越大，当压比函数值增大到一定程度后流量会减小。( [) I0 Y& w6 @* o" x2 x7 V
其次，分别对进气道、风扇和CDFS 进行建模，运用二次线性插值获得对应
7 L+ D7 g" N) B( K( T的流量和效率代入模型，用牛顿迭代法反解出口总温；结果如下表1 所示：# A  \" {- ^7 \* n7 c
表1 问题一的数值结果$ G' ^  q' a# Y! D/ e
参数名称# t0 l( Q( V9 u# n) U, \9 n
部件名称2 }0 x# a3 j& {7 Q7 q
出口总温 出口总压 出口流量 功 功率
) S  t- T6 N& @* X3 B: X风扇 379.2843 1.3057 19.0477 135391.2 2578893.03 [. E) B' F9 @/ v% A
CDFS 420.3160 1.7973 17.1330 41573.3 712275.6- A. o  \2 n5 {7 f
针对问题二：
7 N2 k$ a2 q3 t& s* r此问题是发动机处于双涵（涡扇）工作模式的研究，首先，对此模式下发动9 R" E& ^+ ?' ~9 u
机各个部件进行了建模，之后根据气动热力学过程对各部件模型进行整合建成整! l: I4 O0 Z' T) f# [3 Q
机模型，确定非线性方程组。9 a- U. T% J/ _. v, X
2
6 Q4 c5 Q' _) s3 q其次，根据发动机的平衡方程确立非线性方程组的求解约束条件：
4 ?$ t9 R( @8 |1 | ( - * ERR  NCL NTL mL ) / NTL *mL| （1）2 F1 T" {6 q) R
2 | ( - * ) / * | CH CDFS TH mH TH mH ERR  N  N N  N  （2）
: R% z- d/ \9 s  W2 ~' '
; K2 H5 Q& t' a41 41 41 ERR3 | (Wg -Wg ) /Wg | （3）. i% d9 Y; u) x/ ]9 ~& M) p
' '
% x; a- N" Q8 M) X45 45 45 ERR4 | (Wg -Wg ) /Wg | （4）/ I1 H" Z. a; G# E
61 62 62 ERR5 | ( p - p ) / p | （5）* t+ e( J8 P& y% I, {/ Q$ b! m+ _
' ', V- ]2 N6 X& o
8 8 ERR6 | (A8 - A ) / A | （6）
( y6 ~; |0 w& n! v9 D2 21 13 21 13 7 | ( - - ) / ( ) | a a a a a ERR  W W W W W （7）
( Z0 o% j5 Z2 M3 C) [# s+ ?' B5 a最后，采用遗传算法解非线性方程。但由于遗传算法为仿生算法，每次运行
9 Z7 V5 D; o! B! p+ s3 v: H, S8 m) x' y4 L; r程序的结果可能不尽相同，但是每次运算的误差是保证在10%以内的，这保证了  A( D, a! n/ K
模型及结果的有效性。求解结果如下表2 所示：
: w0 X; J. D" X1 e  @  O表2 非线性方程组的求解结果9 U* g8 @9 H& r
变量名称 H n CL z CDFS z CH z 4 T TH z TL z, k# J9 y: i0 ~+ k# C* j
求解结果 0.9157 0.3332 0.6367 0.5835 1551.490 0.6620 0.8939
8 w: R3 n2 _0 M( i" w针对问题三：
% r, m4 U' X7 {5 A8 r/ {此问题中发动机处于单涵模式工作状态，本问题其实是在发动机最优性能的, h$ Y( j2 V* V$ D' A1 V  W4 b* s8 t
条件下，通过调节规律t 4 T  const，求出三个导叶角的最优组合值。首先，在性
' p1 j( ~2 ?5 {/ a4 A/ X+ T( n能最优的条件下，从发动机设计全局出发，建立单涵模式下发动机性能最优模型。
+ D% d% @/ R1 s/ S! y5 N通过对实际情况的考虑，把发动机的单位推力最大化作为评价标准，模型求解结
' W: B5 d6 A+ q7 p! ]0 G$ Z果如下表3 所示：
& A% T! Z: _5 K- {( T+ ?- R表3 发动机性能最优时各变量取值! Z+ s7 ]- [2 W/ L9 ~3 m2 \! Y- y
变量
: a8 x$ w0 q3 s  R% [. S名称 H n CL z CDFS z CH z 4 T TH z TL z C  TL  NL 
! v) M  b; y# D1 w( e1 l9 a7 t; c求解0 [9 ~" S( M; }& w: y4 t; Q
结果 0.997 0.958 0.045 0.032 1700 0.025 0.020 8.431 3.296 0.8885 g/ t; k# ~4 T) s' T4 t$ H7 H$ \
对于第三大问中的问题（2）由于能力有限，没能达到较好的收敛效果，变6 Q# y% c& T9 W2 r" V' O
量较多导致结果跳变较大，最后决定每次合理的确定三个所求量中的两个来对7 a5 `0 O3 T$ ~/ A5 W
第三个进行求值，以获得不同马赫数下的变量，进而得出变化规律。如下图所
9 u" w/ x, b: t2 T- A4 |示：
# l* G& J2 F8 e5 ?  R（a）推力随a M 变化规律 （b）CDFS 导叶角度变化. ~: J9 }, ~; @8 _3 Y
（c）低压涡轮导叶角变化 （d）喉管面积随a M 变化规律/ I& f# r: V& ], p
图1 单涵模式发动机性能最优几何变量随马赫数的变化规律
8 Y, e' T# g. U) B  J- L/ G关键词：变循环航空发动机，部件级建模，遗传算法，双涵模式，单涵模
* G8 {& ^% ]- D' d/ m* P7 ^, t; u; R8 R+ j6 a* |

A题中国人民解放军装备学院90033001队.pdf

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作者: 鹏程万里2014    时间: 2014-8-30 19:18
感谢站长的倾情整理
作者: Enjoy972430161    时间: 2014-8-31 14:51
给力，这些应该都是一等奖吧
作者: madio    时间: 2014-8-31 14:57
Enjoy972430161 发表于 2014-8-31 14:51 - I& E9 h- Z; K1 F# m( [
给力，这些应该都是一等奖吧
. g. p4 v) `# e- U1 M: C
都是一等奖的
作者: kassinvin    时间: 2014-8-31 19:09
太给力了，谢谢分享！
作者: 模天大楼    时间: 2014-9-3 01:14
很不错的诶
作者: caiyuhao007    时间: 2014-9-3 09:23
谢谢楼主！



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