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摘 要：
: q* _* j" e! J8 k9 l0 @本文研究的是变循环发动机部件法建模及优化问题。: }4 l% i3 \ I% s4 D: p+ W( X0 S
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1 B% c! ]# D" E
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, k- E! z( Y/ @; R
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. ?4 g6 o/ Y7 J; i. e
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
7 {4 {2 N+ I) W6 k5 G! d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( s# H7 Z; R, v$ H+ n5 _+ j$ Y
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 C/ I: u. Q# a, W/ v
1.2883、总温为378.3326、流量分别为19.0477；CDFS 的出口总温为419.3767，
. s3 _! k( U! ?2 I8 i, \3 t. P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。1 j- Z9 q% Q; ]# n. Q& T
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) c0 k4 ^4 m( H4 Y c! O' ^
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
5 q! N* @/ o* v) y+ a/ T% m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4 Y9 _7 x- Z& z; z5 G
知数，分别为：高压转速
( g) b1 ~, g% I6 ]5 F7 JH n 、风扇、CDFS、高压涡轮、低压涡轮的压比函数值：
% s% ^% v/ ^2 j5 w# fCL Z 、
; @% B1 k! o; }1 W0 ]6 i7 p$ WCDFS Z 、
* C4 _- j) T0 x3 v% F; o& \. jCH Z 、TH Z 、5 W$ ]! n7 V# b, k4 k; Y3 }1 H
TL Z 以及主燃烧室的出口温度*
+ V1 a7 Y1 V6 ?% v- A7 n& q4 T 。由构建的发动机模
8 \. x$ `& ?/ v" s- m5 ]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
+ K' N6 ?/ E1 D$ A' @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
8 v. h8 K( O6 t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
& R/ N& x, I9 O `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/ d8 L7 X7 `8 [* c T" f% 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
5 ~/ t) Q6 M: x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- L& N9 e6 X& U" i& W! }# _
比较理想的解：5 `$ z8 w) y% ]7 W: I# T" x, k1 O6 L( z
- 2 -$ c$ L* f' y" w$ `7 H
变量
1 V8 q+ Z$ a- }3 [- U$ BH n *- k" x( K y: y4 A$ w
4 T( _* J7 v" H4 g8 ?$ O5 X2 v$ X
CL Z
3 ]' V# c: A) }( ?0 a$ _CDFS Z
# k( W9 b7 h* ~- T$ b v含义 高压转速
# V' j$ f) |; ]- N% W) [主燃烧室出口
8 R1 s* B6 N; O: G B( r' c) [温度
, i2 F+ q8 \, N' T @& t风扇压比函数值' l0 Z" C; m: j! d( b8 K/ X
CDFS压比函' n! `. i/ \, v P0 B. b0 E
数值+ M( d9 B: `$ h a9 z
最优解 0.78 1369.9999 0.3394 1
# E( s8 o7 K% V* I& ~8 E5 l变量0 t) k' }$ c7 f) n
CH Z TH Z
+ v' K. X" x6 R7 WTL Z- l9 C( C& V9 S) ^5 Q3 X1 |
含义
7 @, N, h! ^2 S l, }高压压气机压
! K1 v7 V2 a" R5 ?比函数值7 s8 K4 K$ F; r. n' c
高压涡轮压比函数- E7 ^) o/ H1 r8 H( C
值
3 u; V/ C7 x$ H& T低压涡轮压比函数' D. v, ]2 v+ \; ?6 o$ |
值
3 N$ j8 P; z8 g) ^2 j+ b最优解 0.2899 0.246 0.91129 F; m8 S w7 {$ ?
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
# v3 q+ A& {; f: Q0 P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# @( w* i7 V p' f+ S' C( e
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1 g: f( c# G ]# j, c* N5 z$ J f
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- Y$ J' N) v) }
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0 _3 M5 ]" a- h. G2 o3 h% J
压涡轮导叶角度l $ E* Q- d. S) |7 y
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% K) |2 t) Z2 T* ~& w; I
其他未知量与CD ， l
) X- D `7 z# t( j# ^， A 的关系。进而表示出发动机性能参数推力F，耗油率
2 ]# G* q6 W% w8 Q, u5 D- nsfc，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7 g7 `3 ^4 T9 u" y
关于CD ， l ! U% N/ H5 F& {3 Q& _/ q/ P ^4 R
， 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0 y# _$ z# R8 f) E0 J: ^0 Y% e
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
- F) Z' q: K4 p$ z的求解过程和结果仍在研究过程中。
- C1 c" B8 I3 l4 v& }+ {; u7 \5 ^+ d7 I; {9 n
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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
