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题名考虑燃烧室出口温度分布的航空发动机部件级模型
被引量：2
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作者
郑前钢
张宏维
张海波
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机构
南京航空航天大学能源与动力学院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期240-257,共18页
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基金
国家科技重大专项(J2019-II-0009-0053,J2019-I-0020-0019,J2019-III-0014-0058)
先进航空动力创新工作站项目(HKCX2022-01-026-03,HKCX2022-01-026-03,HKCX2020-02-027)
南京航空航天大学前瞻布局科研专项资金(ILA220341A22,ILA220371A22)。
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文摘
燃烧室出口温度分布不均匀会使涡轮叶片受到不均匀的热载荷,严重影响涡轮叶片的工作寿命。本文提出一种具有燃烧室出口温度分布预测功能的部件级模型建模方法,为燃烧室出口温度分布控制研究提供了仿真平台。以变循环发动机为研究对象,根据其设计点参数设计燃烧室三维模型,通过CFD数值模拟的方法,计算得到该燃烧室三维模型在地面不同工作状态下的燃烧室出口温度分布场,组成温度分布场训练数据集。提出基于Inception-反卷积网络的燃烧室出口温度分布场重建方法,基于该方法构建了燃烧室出口温度分布场预测模型。建立了适用于全包线、全状态,可以预测燃烧室出口温度分布场的部件级模型,与传统的部件级模型相比,该模型能够预测发动机在不同工作状态、不同包线点下的燃烧室出口温度分布场。结果表明:Inception-反卷积网络在训练集和测试集上的均方误差比常规反卷积降低11.83%和5.6%,比WGAN-GP降低87%和90%;部件级模型预测温度分布场和CFD仿真温度分布场的温度分布趋势基本一致;所提出的Inception-反卷积网络预测精度高于常规反卷积网络和WGAN-GP网络预测精度,在热斑处温度点误差更小,在亚声速巡航点(H=8 km,Ma=0.7),(H=8 km,Ma=0.9)和超声速巡航点(H=10 km,Ma=1.4),(H=10 km,Ma=1.6)时,Inception-反卷积网络预测温度分布场的平均温度误差分别为0.05 K,-1.38 K,-1.54 K和4.44 K,均方误差分别为6.7×10^(-4),1.9×10^(-4),3.0×10^(-4)和1.4×10-3,热斑温度误差分别为-3.91 K,-3.67 K,-5.34 K和0.85 K。
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关键词
发动机部件级模型
燃烧室出口温度分布
深度学习
全包线
预测模型
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Keywords
Engine component level model
Combustion chamber outlet temperature distribution
Deep learning
Entire envelope
Prediction model
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分类号
V231.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名航空发动机机载模型迭代计算优化方法研究
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作者
罗兴华
耿佳
李明
刘备
王磊
宋志平
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机构
西安交通大学机械工程学院
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出处
《系统仿真学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期2649-2658,共10页
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基金
国家科技重大专项(2017-V-0010-0060,2019-V-0010-0104)。
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文摘
航空发动机是一个复杂、时变的多变量热力物理系统,其部件级模型的收敛精度与收敛速度对基于模型的发动机健康管理和容错控制等领域研究具有重要意义。现有的发动机部件级模型一般基于传统拟牛顿法进行各平衡方程的联立求解,较于传统牛顿-拉夫逊法(N-R法)收敛速度得到优化,但难以满足全包线范围内动态模型机载化应用的精度兼实时性要求。提出了一种自适应变步长因子拟牛顿法,可在保证模型计算精度的同时,最大程度地减少模型迭代次数,从而大幅提升模型计算速度,为模型的机载化应用创造条件。基于现役发动机计算平台MPC5554微控制器的仿真实验结果表明:相比于传统算法,所提算法具有更好的收敛性与实时性。
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关键词
航空发动机部件级模型
平衡方程
拟牛顿法
自适应变步长因子
实时性
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Keywords
aero-engine component-level model
equilibrium equation
quasi-newton method
adaptive step size factor
real-time performance
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分类号
O242.23
[理学—计算数学]
TP391.9
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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