基于长短期记忆神经网络的多级涡轮过渡态叶尖间隙预测

1

作者 杨超 毛军逵 +3 位作者 杨悦 王飞龙 邵发宁 毕帅 《推进技术》 北大核心 2025年第2期248-257,共10页

为了解决多级涡轮模型在高维度变量的复杂空间耦合效应下向高效、高精度过渡态叶尖间隙预测提出的挑战,本文搭建了基于贝叶斯优化和多任务学习算法的长短期记忆神经网络(BO-MTLLSTM)多级涡轮过渡态叶尖间隙智能预测模型,以实现过渡态叶... 为了解决多级涡轮模型在高维度变量的复杂空间耦合效应下向高效、高精度过渡态叶尖间隙预测提出的挑战,本文搭建了基于贝叶斯优化和多任务学习算法的长短期记忆神经网络(BO-MTLLSTM)多级涡轮过渡态叶尖间隙智能预测模型,以实现过渡态叶尖间隙高效、高精度预测。在BOMTL-LSTM模型中,通过高效的长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)模型对基于有限元分析方法得到的高精度过渡态叶尖间隙时序信息进行学习,并在LSTM模型的基础上,引入多任务学习(Multi-Task Learning,MTL)用于多个叶尖间隙预测任务之间的信息共享,以缓解高维度变量复杂空间耦合作用的影响。同时,结合贝叶斯优化(Bayesian Optimization,BO)对神经网络模型超参数进行全局自动优化,提升预测精度与训练效率。结果表明,相比于传统计算模型,BO-MTL-LSTM模型在同等预测精度下,能够在秒量级时间内完成一个完整发动机历程的多级涡轮过渡态叶尖间隙的预测。此外,相比常规的BO-LSTM模型,BO-MTL-LSTM模型的均方根误差和平均绝对误差分别降低了84.39%和89.21%,模型训练时间缩短了30%,该模型可以实现多级叶尖间隙的高效、精准预测。 展开更多

关键词 多级涡轮 叶尖间隙预测 多任务学习 长短期记忆神经网络 贝叶斯优化

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冷气对多级涡轮翘曲S_1流面优化的影响

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作者 王龙飞 王松涛 +2 位作者 罗磊 温风波 崔涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期459-470,共12页

设计以翘曲S1流面优化为核心的多级涡轮气动优化流程,研究气膜冷气、尾缘冷气、端壁冷气对优化可靠性和有效性的影响。该流程能够对多种叶高处带叶片冷气的多级翘曲S1流面进行并行优化,提高了优化的可靠性。对两级高压涡轮给定三种叶片... 设计以翘曲S1流面优化为核心的多级涡轮气动优化流程,研究气膜冷气、尾缘冷气、端壁冷气对优化可靠性和有效性的影响。该流程能够对多种叶高处带叶片冷气的多级翘曲S1流面进行并行优化,提高了优化的可靠性。对两级高压涡轮给定三种叶片冷气方案:包括气膜冷气和尾缘冷气的叶身冷气、气膜冷气、无叶片冷气,分别进行翘曲S1流面优化设计。优化后翘曲S1流面平均气动效率分别提高0.20%、0.38%、0.07%,涡轮气动效率分别提高0.33%、0.32%、0.26%,优化的可靠性较好。分析可知,气膜冷气增强了径向二次流动,降低了优化的有效性,尾缘冷气则部分削弱了气膜冷气的消极作用;下端壁冷气较上端壁冷气对端区二次流的作用强,因此前者对翘曲S1流面优化的积极作用更好。 展开更多

关键词 气膜冷气 尾缘冷气 端壁冷气 翘曲流面优化 多级涡轮 可靠性 有效性

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船舶间冷循环多级动力涡轮气动优化设计（英文） 被引量：1

3

作者 王付凯 高杰 +1 位作者 郑群 付维亮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期449-458,共10页

为了进行燃气轮机的间冷循环改造研究,需要对动力涡轮进行高效大功率重新设计。传统的准三维设计,由于对粘性影响的估算精度不够,导致设计和实际结果有一定偏差,尤其是对于多级涡轮设计,不但恶化了端部流场,还容易导致级间参数不匹配等... 为了进行燃气轮机的间冷循环改造研究,需要对动力涡轮进行高效大功率重新设计。传统的准三维设计,由于对粘性影响的估算精度不够,导致设计和实际结果有一定偏差,尤其是对于多级涡轮设计,不但恶化了端部流场,还容易导致级间参数不匹配等问题。而近些年来的各种优化理论应用涡轮设计过程,由于计算量大、计算时间长、变量样本空间过于庞大,在实践中往往设计周期长,且难以有效实现。考虑了近端壁处粘性的影响,发展了一种基于传统无粘可控涡设计的局部环量再分布的先进涡设计技术,尽力减少端部二次流损失,并且改善叶片列间的匹配性能。基于CFD软件平台,将所发展的先进涡设计、级环境下单列叶栅局部优化和多级涡轮匹配优化联合实现多级涡轮的气动优化设计。最终所设计的间冷循环五级动力涡轮在满足设计流量的前提下,功率比设计值略高,轮周效率提高了1.36%,达到了轮周效率提高1%的设计要求。 展开更多

关键词 间冷循环 多级涡轮 先进涡设计 粘性 设计优化

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基于粒子群算法的多级低压涡轮一维气动优化设计方法 被引量：9

4

作者 姚李超 邹正平 +2 位作者 张伟昊 周琨 王雷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1042-1049,共8页

为探究涡轮高效设计技术,从低维优化层面出发,提出了一种基于粒子群优化算法的多级低压涡轮一维设计和优化方法。该方法以涡轮效率为目标,通过建立涡轮子午流道形式以及气动特性等约束条件将涡轮一维设计转化成包含约束限制的极大值优... 为探究涡轮高效设计技术,从低维优化层面出发,提出了一种基于粒子群优化算法的多级低压涡轮一维设计和优化方法。该方法以涡轮效率为目标,通过建立涡轮子午流道形式以及气动特性等约束条件将涡轮一维设计转化成包含约束限制的极大值优化问题。在验证粒子群算法优化性能的基础上发展了多级低压涡轮一维气动优化设计程序,该程序通过优化地选取涡轮各级的多个设计变量,有效地生成满足多个约束条件的级最佳速度三角形以及最佳初步子午流道形式。利用该程序完成了原型低压涡轮的优化改型工作,三维数值模拟结果表明,优化改型方案在设计点和非设计点的气动性能均获得了不同程度的改善。 展开更多

关键词 低维优化 多级低压涡轮 一维设计 子午流道 粒子群优化算法 改型设计 气动性能

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多级轴流涡轮叶片温度场非定常数值计算 被引量：4

5

作者 李钰洁 刘永葆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期646-652,共7页

针对多级亚声速轴流涡轮级间干涉的非定常现象,通过非线性谐波(NLH)法进行了非定常数值计算,加入AGS(Abu Ghannam Shaw)转捩模型的Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对转捩特性进行捕捉,与实验结果的对比验证了计算方法的可信性。研究结果... 针对多级亚声速轴流涡轮级间干涉的非定常现象,通过非线性谐波(NLH)法进行了非定常数值计算,加入AGS(Abu Ghannam Shaw)转捩模型的Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对转捩特性进行捕捉,与实验结果的对比验证了计算方法的可信性。研究结果表明,4阶谐波的NLH法在计算成本与计算精度间获得了较好折中;叶片前缘是关键的换热区域,静叶高温区主要集中在叶片前缘以及近叶顶区,转子叶片高温区主要集中在叶片前缘靠近叶顶区;转子叶片的相对运动不断切割静叶尾流,叶栅湍流场分布呈周期性变化,叶片高温区产生了明显的温度波动,其中Ⅱ级静叶高温区温度波动幅值达11K。 展开更多

关键词 非线性谐波法 多级轴流涡轮 非定常 叶顶间隙 数值计算

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液体火箭发动机多级跨声速涡轮流面迭代计算

6

作者 雷宗琪 梁国柱 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1591-1595,共5页

为了研究液体火箭发动机涡轮内流场,发展了一种基于相对流面理论和流线曲率法的多级跨声速叶轮机械流场计算方法.首先使用流线曲率法求解流面内的流场,再采用全三维流面迭代的方法得到三维流场.计算过程中通过临界流量的对比确定跨声速... 为了研究液体火箭发动机涡轮内流场,发展了一种基于相对流面理论和流线曲率法的多级跨声速叶轮机械流场计算方法.首先使用流线曲率法求解流面内的流场,再采用全三维流面迭代的方法得到三维流场.计算过程中通过临界流量的对比确定跨声速流道内的喉部位置,采用混合平面法将动、静叶间的非定常流动转化为定常流动.激波和黏性等损失通过相应的损失模型进行计算.对于多级流道内不同的超声速/亚声速流动状态则采用穷举法计算所有可能情况并用出口参数筛选最接近真实情况的结果.该方法准确地计算出了多级跨声速涡轮流场中的流动参数分布和性能参数,为进一步改进涡轮设计、提高涡轮性能提供了理论依据. 展开更多

关键词 液体火箭发动机 多级涡轮 跨声速流场 全三维流面迭代

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叶顶间隙对多级轴流涡轮气动特性影响的非定常数值计算 被引量：1

7

作者 李钰洁 刘永葆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期85-93,共9页

涡轮叶顶间隙对其气动特性产生非常明显的影响,为了研究叶顶间隙对涡轮效率以及叶片温度场分布的非定常影响,采用非线性谐波法对多级亚声速轴流涡轮进行了非定常数值计算,与实验结果进行对比后发现,对于本文研究对象,4阶次谐波是考虑计... 涡轮叶顶间隙对其气动特性产生非常明显的影响,为了研究叶顶间隙对涡轮效率以及叶片温度场分布的非定常影响,采用非线性谐波法对多级亚声速轴流涡轮进行了非定常数值计算,与实验结果进行对比后发现,对于本文研究对象,4阶次谐波是考虑计算成本与计算精度的优化值;R1叶顶间隙由0.5%叶高增大至1.5%叶高,涡轮效率降低了0.44%,R4叶顶间隙由0.5%叶高增大至1.5%叶高,涡轮效率降低了0.76%;叶片高温主要集中在近叶顶区域,尾缘温度梯度变化最为剧烈;叶栅级间干涉效应导致高温区温度的周期性波动,温度波动幅值不受叶顶间隙高度的影响但波动区间随间隙增大而升高,静叶相对动叶温度波动幅值较大,S2温度波动保持在11K左右。 展开更多

关键词 非线性谐波法 多级轴流涡轮 数值计算 叶顶间隙 温度

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可转导叶级对多级轴流涡轮特性的影响 被引量：6

8

作者 惠宇 宋华芬 《燃气轮机技术》 2008年第3期36-39,共4页

涡轮导叶可转给流量的调节提供了更大的自由度,同时也改变了涡轮的特性。本文利用本研究所长期积累和实践验证可靠性较强的变几何涡轮特性计算程序,对某典型发动机的四级动力涡轮可转导叶转动不同角度后的特性进行了计算和分析,获得了... 涡轮导叶可转给流量的调节提供了更大的自由度,同时也改变了涡轮的特性。本文利用本研究所长期积累和实践验证可靠性较强的变几何涡轮特性计算程序,对某典型发动机的四级动力涡轮可转导叶转动不同角度后的特性进行了计算和分析,获得了不同导叶级转角对动力涡轮特性影响的关系曲线。其中也分析了导叶可转后引起的端部间隙所带来的影响。计算分析表明:可转导叶的间隙损失会受到叶型几何角变化的影响,在导叶关小时的间隙损失高于导叶开大时的间隙损失;另外由分析可知,对于需要在大范围工况条件下稳定工作的涡轮来说,可以考虑采用多级导叶可转的机构。 展开更多

关键词 多级轴流涡轮 变几何 特性 静叶间隙

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多级小焓降涡轮叶片热力气动设计方法与工程实践 被引量：2

9

作者 管继伟 郭魁俊 《汽轮机技术》 北大核心 2023年第4期256-258,300,共4页

深入地研究了汽轮机通流部分基本设计参数对流动损失的综合影响,提出了能够有效提升通流效率的多级小焓降叶片气动设计方法,并结合各种流动损失的产生机理揭示了多级小焓降叶片气动设计方法在理论上的内在合理性。将多级小焓降叶片气动... 深入地研究了汽轮机通流部分基本设计参数对流动损失的综合影响,提出了能够有效提升通流效率的多级小焓降叶片气动设计方法,并结合各种流动损失的产生机理揭示了多级小焓降叶片气动设计方法在理论上的内在合理性。将多级小焓降叶片气动设计方法与其它准三维和三维叶片设计技术融合,应用于哈汽公司1000MW超超临界汽轮机高压通流的气动设计,随之进行的叶栅风洞试验和机组性能试验结果证实了多级小焓降叶片气动设计方法在工程设计中的有效性。 展开更多

关键词 多级小焓降涡轮叶片 热力气动设计 透平通流效率

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多级向心涡轮可调导叶多级联调特性分析 被引量：1

10

作者 刘栋 李文 +3 位作者 李辉 张雪辉 朱阳历 陈海生 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2017年第6期1286-1294,共9页

采用CFD方法对国内首台MW级超临界压缩空气储能试验台所采用的四级再热向心涡轮的变几何特性进行了整体数值计算与分析。结果表明,在计算范围内:第三级导叶开度增大时,该级膨胀比变化最大,其次是第二级膨胀比,且第二、三级等熵效率变化... 采用CFD方法对国内首台MW级超临界压缩空气储能试验台所采用的四级再热向心涡轮的变几何特性进行了整体数值计算与分析。结果表明,在计算范围内:第三级导叶开度增大时,该级膨胀比变化最大,其次是第二级膨胀比,且第二、三级等熵效率变化较大;随着第一、三级导叶开度增大,系统的各级膨胀比趋向于均匀分布,质量流量、总功率、平均等熵效率及比功等参数均增加;当系统变负荷运行时,可以采用第一、三级导叶开度联调的方式,从而扩大多级涡轮流量和总出功的调节范围,同时,采用变第一级导叶开度来实现大范围调节,而采用变第三级导叶开度实现性能参数的微调;当第一级入口总压低于设计值时,调节第一、三级导叶开度为80%时系统平均等熵效率、总功率提高,可实现系统在较宽变工况范围内高效运行。 展开更多

关键词 可调导叶 变几何 变工况 多级向心涡轮 数值模拟

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高压多级氢涡轮泵转子动力学设计与试验研究 被引量：6

11

作者 夏德新 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2001年第6期21-26,共6页

转子动力学问题是液体火箭发动机氢涡轮泵研制中最复杂的问题之一。为了保证高速转子的稳定工作 ,必须对转子进行多方面的研究和试验。介绍了在高压多级氢涡轮泵研制过程中转子的结构设计 ,临界转速计算和转子动力学的试验研究等内容。

关键词 氢氧发动机 高压多级氢涡轮泵 转子动力学 液体火箭发动机 试验研究

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大涵道比发动机多级低压涡轮试验技术研究 被引量：2

12

作者 安兆强 陈强 +3 位作者 郝晟淳 马永峰 才彦双 刘宇 《航空发动机》 北大核心 2018年第6期69-73,共5页

涡轮试验是检验涡轮性能是否达标的重要过程。基于某全尺寸涡轮试验器、现有涡轮试验方法和试验规范,通过对试验器进行适当设备改造,结合试验涡轮的进出口压力、温度、流量和功率等参数的耦合关系,形成针对大涵道比涡扇发动机多级低压... 涡轮试验是检验涡轮性能是否达标的重要过程。基于某全尺寸涡轮试验器、现有涡轮试验方法和试验规范,通过对试验器进行适当设备改造,结合试验涡轮的进出口压力、温度、流量和功率等参数的耦合关系,形成针对大涵道比涡扇发动机多级低压涡轮性能试验状态评估、过程控制和数据分析方法,并通过国内某型大涵道比涡扇发动机多级低压涡轮试验进行验证。试验结果表明:基于试验参数耦合关系的试验状态评估、过程控制和数据分析方法有效,填补了国内大涵道比涡扇发动机多级低压涡轮试验方法和试验数据的空白,同时,该型发动机低压涡轮的效率达到设计指标,处于国内先进水平,所述方法可为国内后续多级低压涡轮试验提供参考。 展开更多

关键词 大涵道比发动机 多级低压涡轮 全尺寸涡轮试验器 试验技术

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数据驱动的两级轴流涡轮多自由度气动优化设计

13

作者 郭艺璇 陈江 +1 位作者 刘熠 向航 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期100-109,共10页

针对涡轮气动优化过程中设计变量多、评估耗时长、传统完全替代精确函数评估的代理模型辅助算法全局搜索性较差等问题,采用基于预筛选策略的代理模型辅助差分进化算法(Pre-SADE),并结合直接操纵自由变形方法 (DFFD)实现多自由度参数化控... 针对涡轮气动优化过程中设计变量多、评估耗时长、传统完全替代精确函数评估的代理模型辅助算法全局搜索性较差等问题,采用基于预筛选策略的代理模型辅助差分进化算法(Pre-SADE),并结合直接操纵自由变形方法 (DFFD)实现多自由度参数化控制,建立了基于数据驱动的多级涡轮三维气动优化平台。以某两级轴流涡轮为研究对象,选取44个设计变量开展流道-叶片排联合气动优化设计。结果表明:优化后涡轮设计点等熵效率提高1.10%,流量增加2.16%,落压比降低0.94%,激波强度降低,径向二次流得到抑制,内部流动损失减小。此外,涡轮设计转速全工况特性均有所改善。该平台在保证优化效果的同时,可大幅减少设计变量和真实评估次数,有效适用于多级涡轮、多自由度气动优化问题。 展开更多

关键词 多级轴流涡轮 气动优化 预筛选策略 差分进化算法 直接操纵自由变形技术

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大涵道比涡扇发动机涡轮结构设计关键技术分析 被引量：11

14

作者 杨养花 付依顺 刘志江 《航空发动机》 2009年第3期8-11,39,共5页

针对大型运输机用大涵道比涡扇发动机的技术特点,分析了其涡轮结构设计中所采用的主动间隙控制、多级涡轮、高展弦比细长叶片结构设计的特殊要求,提出了提高可靠性和使用寿命的思路。

关键词 大涵道比涡扇发动机 主动间隙控制 多级涡轮 结构设计 高展弦比细长叶片

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三维粘性流数值计算在多级透平中的应用 被引量：5

15

作者 袁宁 张振家 +1 位作者 王松涛 冯国泰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期57-61,共5页

给出了一种可以在多级透平环境中模拟三维粘性流动的数值方法，这种方法在各叶栅排作了相对定常流动的假设， 各叶栅排间通过“混合平面”传递参数。“混合平面”间传递周向平均的气动参数， 但保持了径向参数的变化和本列参数的周向不... 给出了一种可以在多级透平环境中模拟三维粘性流动的数值方法，这种方法在各叶栅排作了相对定常流动的假设， 各叶栅排间通过“混合平面”传递参数。“混合平面”间传递周向平均的气动参数， 但保持了径向参数的变化和本列参数的周向不均匀性， 同时考虑了变比热容对多级透平计算的影响。通过对一ＮＡＳＡ 透平级的计算， 证实计算结果不仅和实验结果吻合的非常好， 展开更多

关键词 三维流 粘性流 多级燃气涡轮 数值计算

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更新气力卸船技术──威港（VIGAN）移动式气力输送机

16

作者 曾红波 《港口装卸》 北大核心 1997年第1期36-39,共4页

威港（ＶＩＧＡＮ）移动式气力输送机采用了具有航空发动机技术的多级涡轮鼓风机，其在全球范围内的优秀的表现得到用户的广泛欢迎。威港的系列移动式气力输送机自重在３．５～５ｔ之间，输送粮食时效率为８０～１９０ｔ／ｈ。可用于装... 威港（ＶＩＧＡＮ）移动式气力输送机采用了具有航空发动机技术的多级涡轮鼓风机，其在全球范围内的优秀的表现得到用户的广泛欢迎。威港的系列移动式气力输送机自重在３．５～５ｔ之间，输送粮食时效率为８０～１９０ｔ／ｈ。可用于装船、卸船、筒仓作业、船舶过驳、减载及各种工作环境中的清仓、倒仓作业。设备具有较高的性能价格比。可长时间连续作业，维护简单方便。 展开更多

关键词 威港 移动式 气力输送机 多级涡轮鼓风机

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