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[2013A题优秀论文] 《变循环发动机部件法建模及优化》

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    发表于 2014-8-30 17:32 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta |邮箱已经成功绑定
    摘 要:
    2 `  P' A+ \, J0 E" l, i+ ]; b0 L本文研究的是变循环发动机部件法建模及优化问题。# w6 C/ V1 ^0 l7 U, o
    对于第一问,首先要求分析风扇特性,通过部件法建模,风扇属于压气机- t/ A% D4 D6 o
    模型,根据压气机压比函数的定义,利用matlab 线性插值将附录4 中增压比转8 _2 x8 u4 |8 q6 A9 X) g' d
    换成压比值,作出在不同转换速度下的流量随压比函数值的曲线图,如图2 所
    : B9 ^5 U4 C1 z% ^示。为计算风扇和CDFS 出口的总温、总压和流量,根据附录1 的计算公式,构& K2 D5 M+ U+ _; _/ G; L
    建进气道模型和风扇、CDFS 的压气机模型。根据已知数据,在亚音速状态下代
    # p4 v, F( V, X( F# N: Y: K入构建的进气道、风扇和CDFS 计算模型即可得到所求变量值:风扇出口总压为% W$ E* w2 U/ F/ A8 V' Y; U5 j
    1.2883、总温为378.3326、流量分别为19.0477;CDFS 的出口总温为419.3767,
    : H5 E0 o, V+ v+ q总压为1.7745,出口流量为16.9401。其余中间变量见表1 至表3 所示。5 G* l& ^/ Q; I5 ]7 ]3 b
    第二问,要求解7 个平衡方程组成的非线性方程。首先,分析发动机的整: \* p* o5 L* c5 I. ^9 P6 u
    机模型,根据部件法构建发动机的各部分计算模型。在发动机各部件匹配工作
    ; a- f* t8 l1 r4 U5 \时,受7 个平衡方程制约。根据已知的参数和发动机模型,设定七个适当的未+ o8 T( v0 }8 V4 K- h7 P/ L9 `" m
    知数,分别为:高压转速1 V- N: Y  I& j5 s4 R
    H n 、风扇、CDFS、高压涡轮、低压涡轮的压比函数值:
    0 D" |& h& @* U8 P. u2 @4 [- W9 nCL Z 、$ j4 b* T0 Q; h$ ~) a( {1 S2 T
    CDFS Z 、' N6 B$ P: I% j
    CH Z 、TH Z 、
    9 q' g& o0 }* W8 J9 ?: mTL Z 以及主燃烧室的出口温度*
    - q5 z7 h+ ]# n9 q# d4 T 。由构建的发动机模" n! b9 j* `' I- z3 t2 D
    型与其工作时各部件匹配的7 个平衡方程可得到一组非线性方程组。为求解此4 X. h  ~$ M! [8 q7 F
    方程组,采用粒子群算法。将非线性方程组的潜在解视为粒子,设定的未知量可! x. c& U7 r1 q# n( u$ r: B" r4 n( }
    看作粒子的位置,粒子群中的粒子个体根据适应性函数引导进行迭代,向非线: }. a- a9 {3 S, ?6 y
    性方程组的最优解不断逼近 ,通过迭代法,更新粒子的位置,以搜索到全局极
    5 o/ j8 V) n- J6 I) V8 U值,即获取非线性方程组的最优解。经过多次试验,粒子群算法均能搜寻到能" z1 `" d6 T6 P
    得到比较准确的非线性方程的解。在给定不同的群体数和初值时,可得到以下7 B! t& x& o- n- T, b# B
    比较理想的解:
    4 G. ~+ d9 \4 E+ W& Z+ `( O! ~- 2 -1 D: N% h* e8 X, I" P7 j. b/ f
    变量
    & n$ @1 Y9 V' j$ p( c2 D: KH n *9 G5 Z6 m1 \0 H1 C6 E7 R9 ^2 P
    4 T1 a' g1 \5 b, _
    CL Z
    7 p: o" w- i2 a- y9 jCDFS Z
    5 s6 S' o- I/ \! h8 j含义 高压转速, X; f. I# h3 j* ^. ?8 k& ^/ f
    主燃烧室出口6 k# w- N$ a2 ^$ O) r8 D
    温度
    ' v" r, E: p( n: H8 c; v; n风扇压比函数值* s+ t% H' x4 X0 ]6 P. Y! b
    CDFS压比函! u' G. R2 H$ j9 @8 P% s
    数值
    : e0 q( ^& Y: x. z+ G7 ?! l最优解 0.78 1369.9999 0.3394 14 P  N4 F& u9 O* C5 \7 O5 R9 u
    变量4 I# H3 d7 X: k
    CH Z TH Z
    3 J% h$ B6 R. lTL Z
    1 V  V% m5 c8 h: y4 P- n含义
    5 @4 A) a4 L' E2 `6 I6 j  u高压压气机压
    0 S6 \: K$ |  {- H7 W比函数值/ L& Y/ j; m* l3 a/ k) |
    高压涡轮压比函数; V$ Q4 F( B" B0 B8 d
    2 d5 r+ Q; y. I0 `) W) [. |+ u
    低压涡轮压比函数
    2 f( _7 ^/ ]; c* u0 a
    % s5 T( |. O5 w: W0 p* U0 y5 o最优解 0.2899 0.246 0.9112
    ' A5 p) v  @& T2 k" Y对于第三问,求解发动机性能最优时,发动机CDFS导叶角度、低压涡轮导叶2 h) g. d4 j# g6 ]" i
    角度和喷管喉道面积3个量的取值。本题的求解为单涵道模式下最优解的查找问( l+ ^( @: _% B5 Z
    题,可按照与问题二类似的步骤,首先根据发动机的整体模型和部件法构建发动* ^" ]9 e( [* {& G% n
    机的各个部分计算模型;在单涵道工作模式下,在发动机各部件匹配工作时,受1 |( a" k2 U( R
    8个平衡方程制约。设定相应的未知量,建立关于发动机CDFS导叶角度CD  、低9 e0 r4 g5 A/ _' f  _
    压涡轮导叶角度l . E) U7 {$ x( ^9 |
    以及喷管喉道面积A 这三个位置参量的非线性方程组,求出' o$ R2 @# r( O  s2 C
    其他未知量与CD  , l ( s  X$ B) b5 h- R: f
    , A 的关系。进而表示出发动机性能参数推力F,耗油率
    , p- J9 f9 _9 asfc,单位推力Fs的函数关系,另外根据性能最优要求,建立性能评价函数,得到
    & Q: N# q0 Q/ f$ l/ ~关于CD  , l 
    " ?5 Q/ F  w# h( Q: k4 U, A 的三元函数,通过粒子群算法,求解函数的极值,便是性能最' Y3 [% E7 c7 h* q4 y7 d% F3 ~
    优时的参数设定。但鉴于时间有限,本文中只建立模型,分析了求解算法,后续
    % L, w6 T" k! k! d' g" `! p6 K" m的求解过程和结果仍在研究过程中。+ a- J# Z4 w3 R1 n6 F1 N
    / J1 Z" q, p6 s7 h* j7 W  L9 n6 H; k* l

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    模天大楼  很不错的样子O(∩_∩)O~  发表于 2014-9-23 00:24
    模天大楼  很不错的样子O(∩_∩)O~  发表于 2014-9-23 00:24
    zan
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