变循环发动机部件法建模及优化

madio

摘 要
- t1 m, V, V8 x! L对于变循环发动机的稳态仿真问题，本文采用文献中提出的分部件建模技术，研究
了其平衡方程组的求解，导叶角等参数最优选择以及发动机性能与参数的关系等问题。
本文首先根据压比函数值的定义和附录 4 给定的部件特性数据画出不同换算转速下
% K2 W& N& D/ F0 G0 F, t# d3 M. m的流量随压比函数值变化的的多条关系曲线，并分析了其异常点存在的原因。在此基础
. q: B2 ~) b3 k4 v/ O) a& i上并根据附录4 中给定的特性数据，采用二次线性插值方法得到任意压比函数值和转速
/ _- b7 @- R+ s系数下的压比、流量与效率值，解出了风扇和CDFS 出口的总温、总压和流量值。
% y) d9 x( v+ Z* Z8 q求解发动机和平衡方程组是本文的核心问题，为了按部件求解，我们分析了变量的
传递过程和平衡方程中某些气动函数方程、热工质函数等的反解问题，为了求解这个复
3 j4 {5 f9 N$ `, s" A/ S! C: o4 R杂的非线性方程组，本文采用数值微分求解Jacobi 矩阵中的各项偏导数，采用Newton 法
迭代，求解平衡方程组的稳态解，在求解过程中，将原平衡方程组转化为与之等价的最
8 t# w! k& l& C" ^/ k# Y, Q小二乘法优化问题后来求解，并基于数值求解的结果对求解方程所用算法的误差进行了
' `  }: s- x  C8 o9 b" v分析。
在单涵道模式下，对于发动机参数的优化，本文以CDFS 导叶角度、低压涡轮导叶
8 _+ _: [0 V8 b0 o( p5 J; V/ B角度和尾喷管喉道面积为决策变量，最大单位推力和最低耗油量作为目标函数，构建优
3 O% q. }0 W* v1 }, [化模型，使用遗传算法求得决策变量的最优值。并对不同飞行马赫数，在内外涵道面积
可调情况下，分析了不同涵道比下，飞行马赫数从1.1 变化到1.6 的过程中最优配置的
2 i3 y- Z5 t- H' M; Q变化，并说明了涵道比对飞行性能的影响。
关键字：二次线性插值； Jacobi 矩阵；多初值Newton 迭代法；遗传算法；变循环

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