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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
值2 d5 r+ Q; y. I0 `) W) [. |+ u
低压涡轮压比函数
2 f( _7 ^/ ]; c* u0 a值
% 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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zan
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狗仔卡
发表于 2014-8-30 17:32
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发表于 2014-9-10 17:05
