QQ登录

只需要一步,快速开始

 注册地址  找回密码
查看: 3832|回复: 6
打印 上一主题 下一主题

[2013A题优秀论文] 基于遗传算法的变循环航空发动机部件级建模与优化

[复制链接]
字体大小: 正常 放大
madio        

3万

主题

1312

听众

5万

积分

  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-7-1 22:21
  • 签到天数: 2014 天

    [LV.Master]伴坛终老

    自我介绍
    数学中国站长

    社区QQ达人 邮箱绑定达人 优秀斑竹奖 发帖功臣 风雨历程奖 新人进步奖 最具活力勋章

    群组数学建模培训课堂1

    群组数学中国美赛辅助报名

    群组Matlab讨论组

    群组2013认证赛A题讨论群组

    群组2013认证赛C题讨论群组

    跳转到指定楼层
    1#
    发表于 2014-8-30 17:51 |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:! I1 |" _& w! \, I) g8 ^+ E
    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) I! i" r7 {( z+ L& I; f- z, t
    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# q( Z. \# \5 ]! a+ u7 J3 E' ?
    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,) Y) V+ q  T9 k1 M9 X0 @! s
    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。9 N( J, {0 l7 _5 C4 E
    针对问题一:9 ^- Z5 I; j# a% B: y. e9 i. m
    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
    6 A6 V( s% n- u1 p2 F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, e$ _# K2 u& R. v7 M" L* v9 B
    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。
    % O/ w( z4 `- p6 I: 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3 H# E8 p/ d- C' \  u) i
    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:( d: f% v: L7 ^0 [# z) C# |" J
    表1 问题一的数值结果
    7 q# q/ l0 n& C' O% J; N参数名称* b- z0 ?9 a' M6 }1 d; Z
    部件名称" T& @. c7 l% H  C0 J4 a& w' ^
    出口总温 出口总压 出口流量 功 功率$ n7 L4 \% l+ R* {4 ?, N6 x3 b( Y8 Q, {1 @
    风扇 379.2843 1.3057 19.0477 135391.2 2578893.0' b4 V2 D6 F0 p/ \1 P! F! S
    CDFS 420.3160 1.7973 17.1330 41573.3 712275.6
    ) F' p) i$ ~" j$ G6 w9 O) _针对问题二:
    ; c/ ^  `) ^" a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
    . ]( d4 M" W) T7 E- \7 O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' Y! d$ K) W0 d, e
    机模型,确定非线性方程组。
    , @; M. \1 x, e( U! e% O2; d1 }& O' g6 r1 k9 {* V
    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:
    8 H$ {, _; F- z( e1 | ( - * ERR  NCL NTL mL ) / NTL *mL| (1)5 k2 D, |, e$ M' E: x7 W  {# L' E
    2 | ( - * ) / * | CH CDFS TH mH TH mH ERR  N  N N  N  (2)- z0 |$ y! G/ j9 t# O. `/ \/ s
    ' '/ [; _# n  M+ V4 w4 S  I8 h
    41 41 41 ERR3 | (Wg -Wg ) /Wg | (3)
    % {0 `8 t$ ?/ H' '
    ) @4 F7 H# x* L; F45 45 45 ERR4 | (Wg -Wg ) /Wg | (4)
    , z+ Q/ G4 ^# Z9 K, h' v61 62 62 ERR5 | ( p - p ) / p | (5)
      v/ o9 \7 j$ ~( z' '
    " B; h. d8 E9 o5 h( j8 C8 8 ERR6 | (A8 - A ) / A | (6)
    3 J: _% J% F# D; w$ Q$ O2 21 13 21 13 7 | ( - - ) / ( ) | a a a a a ERR  W W W W W (7)
    ; P0 D  ^0 x. v, h% p- ]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
    . @2 F9 y% P8 Z4 l0 k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
    / b; G2 {; M& V3 w+ g) }模型及结果的有效性。求解结果如下表2 所示:0 \: B0 s/ i3 V  r/ A3 M
    表2 非线性方程组的求解结果+ i! }0 ?  C! G2 g
    变量名称 H n CL z CDFS z CH z 4 T TH z TL z
    / b+ \9 q. g) c6 R, Z8 |2 Q求解结果 0.9157 0.3332 0.6367 0.5835 1551.490 0.6620 0.8939
    9 t2 x" W7 E/ Y/ m5 Z; W# `4 Z针对问题三:: U' d: x- P) c2 y+ U
    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( e! L4 Z4 o# e% o8 I7 W5 ^
    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$ g: V1 o  z. v# g/ `/ J
    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。0 ]0 L2 h  E: b3 e2 t% Z
    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
    & `* h7 m3 \- N0 j: V# @( h& y果如下表3 所示:  A% J# _' Q3 ?9 v* B
    表3 发动机性能最优时各变量取值: K1 R; n+ `0 c! ~
    变量
    7 x' H  |; t) ^2 c5 x, [名称 H n CL z CDFS z CH z 4 T TH z TL z C  TL  NL 
    ) u  d' X7 ~, T5 I2 T) t, E求解
    ; Z% B0 K# }- O+ g! H- H结果 0.997 0.958 0.045 0.032 1700 0.025 0.020 8.431 3.296 0.8887 E( T* s9 N% O0 m* ^, B9 w3 l! f/ M
    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
    / @% L6 M* X; d- D3 H2 ?" n/ b# w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. Y4 Q" D% ]  ^0 W; ?5 B
    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 t; e9 P3 v/ [, x9 ^, F示:
    ( c5 H) @/ p1 b  D9 T! S4 k. z(a)推力随a M 变化规律 (b)CDFS 导叶角度变化
    * z# {. Y. s/ @( Q- J6 r(c)低压涡轮导叶角变化 (d)喉管面积随a M 变化规律
    $ L8 [; S4 f; B7 ]4 \& y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
    ' ?! S& n/ T& {' @( 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; x( O. O9 T' E+ M: [

    ! v+ Q: n$ n' ]  r- k) C

    A题中国人民解放军装备学院90033001队.pdf

    9.19 MB, 下载次数: 1037, 下载积分: 体力 -2 点

    zan
    转播转播0 分享淘帖0 分享分享1 收藏收藏0 支持支持1 反对反对0 微信微信
    数学建模社会化

    4

    主题

    9

    听众

    555

    积分

    升级  85%

  • TA的每日心情
    奋斗
    2016-10-16 20:55
  • 签到天数: 174 天

    [LV.7]常住居民III

    自我介绍
    建模菜鸟

    社区QQ达人

    群组国赛讨论

    回复

    使用道具 举报

    3

    主题

    5

    听众

    40

    积分

    升级  36.84%

  • TA的每日心情
    慵懒
    2014-9-22 15:28
  • 签到天数: 9 天

    [LV.3]偶尔看看II

    自我介绍
    高端大气上档次,低调奢华有内涵
    给力,这些应该都是一等奖吧

    点评

    madio  都是一等奖的  详情 回复 发表于 2014-8-31 14:57
    回复

    使用道具 举报

    madio        

    3万

    主题

    1312

    听众

    5万

    积分

  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-7-1 22:21
  • 签到天数: 2014 天

    [LV.Master]伴坛终老

    自我介绍
    数学中国站长

    社区QQ达人 邮箱绑定达人 优秀斑竹奖 发帖功臣 风雨历程奖 新人进步奖 最具活力勋章

    群组数学建模培训课堂1

    群组数学中国美赛辅助报名

    群组Matlab讨论组

    群组2013认证赛A题讨论群组

    群组2013认证赛C题讨论群组

    Enjoy972430161 发表于 2014-8-31 14:51 5 z# b) F. p/ w
    给力,这些应该都是一等奖吧
    # e$ g8 v( ?/ Q1 h+ c' e4 o/ N! X
    都是一等奖的
    数学建模社会化
    回复

    使用道具 举报

    kassinvin        

    1

    主题

    9

    听众

    314

    积分

    升级  4.67%

  • TA的每日心情
    无聊
    2016-9-16 17:28
  • 签到天数: 105 天

    [LV.6]常住居民II

    自我介绍
    开朗,好学

    社区QQ达人

    群组建模思维养成培训

    回复

    使用道具 举报

    0

    主题

    16

    听众

    666

    积分

    升级  16.5%

  • TA的每日心情
    无聊
    2018-8-4 15:30
  • 签到天数: 77 天

    [LV.6]常住居民II

    自我介绍
    爱数学

    群组数模专题强化培训

    群组2014年地区赛数学建模

    群组国赛讨论

    群组第二届数模基础实训

    回复

    使用道具 举报

    0

    主题

    11

    听众

    36

    积分

    升级  32.63%

  • TA的每日心情

    2014-10-8 16:22
  • 签到天数: 6 天

    [LV.2]偶尔看看I

    自我介绍
    大家好!
    回复

    使用道具 举报

    您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册地址

    qq
    收缩
    • 电话咨询

    • 04714969085
    fastpost

    关于我们| 联系我们| 诚征英才| 对外合作| 产品服务| QQ

    手机版|Archiver| |繁體中文 手机客户端  

    蒙公网安备 15010502000194号

    Powered by Discuz! X2.5   © 2001-2013 数学建模网-数学中国 ( 蒙ICP备14002410号-3 蒙BBS备-0002号 )     论坛法律顾问:王兆丰

    GMT+8, 2026-7-28 08:47 , Processed in 0.611407 second(s), 89 queries .

    回顶部