[發明專利]壓氣機氣動失穩信號的模擬方法

有效

• 申請號: 201410440610.3
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104239614B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李長征;許思琦;胡智琦
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 陳星

1.一種壓氣機氣動失穩信號的模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：構建基本信號集{f_i(t)}：基本信號集由以下4個信號子集組成：(1)通過試驗、CFD數值模擬或解析數值模擬獲得的少量氣動失穩信號{s_i(t)}；(2)衰減正弦信號{g_i(t)}；(3)半正弦脈沖{h_i(t)}；(4)噪聲{n_i(t)}；

衰減正弦信號{g_i(t)}表示為：

式中ζ_i為阻尼比，f_i為頻率，為初始相位；

半正弦脈沖{h_i(t)}表示為：

式中T_i為半正弦脈沖的寬度；

步驟2：取f(t)為要生成的氣動失穩信號，并設定f(t)的特征參數；按照以下過程選擇生成f(t)所需的基本信號：

1、若f(t)波形與{s_i(t)}中某一信號s₁(t)相似、僅頻率或幅值不同時，則從{s_i(t)}中選取該信號作為基本信號；

2、若{s_i(t)}中無信號的波形與f(t)相似時，選取以下信號為基本信號：

(1)衰減正弦信號g₁(t)，其中ζ₁＝0，f₁＝信號f(t)的轉子頻率，

(2)衰減正弦信號g₂(t)，其中ζ₂＝0，f₂＝信號f(t)的葉片通過頻率，

(3)衰減正弦信號g₃(t)，其中ζ₃取值范圍[-1，0)，f₃＝信號f(t)的失速頻率，

(4)衰減正弦信號g₄(t)，其中ζ₄取值范圍[-1，0)，f₄＝信號f(t)的喘振頻率，

(5)若信號f(t)的失速先兆段為突尖波，則選擇半正弦脈沖{h_i(t)}，其中T_i取值范圍[0.1，20]ms；若信號f(t)的失速先兆段為模態波，則選擇衰減正弦信號g₅(t)，其中ζ₅＝0，f₅＝信號f(t)的轉子頻率的0.1～0.9倍，

(6)噪聲信號n₁(t)，幅值為1；

步驟3：由基本信號波形變換和疊加得到信號f(t)：

1、若步驟2中基本信號為s₁(t)，則采用數乘變換改變信號幅值；展縮變換改變頻率，得到信號f(t)：

f(t)＝As₁(t/b)

其中A為數乘系數，b為展縮系數；

2、若步驟2中基本信號不為s₁(t)，則進行如下波形變換：

若信號f(t)的失速先兆段為突尖波，則

$\begin{array}{c}f\left(t\right)=\[A_1{g}_1\left(t\right)+A_1{g}_2\left(t\right)\]\[U\left(t\right)-U(t-T_{T3})\]\\ +\underset{i=0}{\overset{N}{\Σ}}\[A_h{h}_i(t-T_{T1}-{\mathrm{iT}}_h)\]\·\[U(t-T_{T1})-U(t-T_{T2})\]\\ +A_3{g}_3(t-T_{T2})\[U(t-T_{T2})-U(t-T_{T3})\]\\ +A_4\[g_4(t-T_{T3})-1\]U(t-T_{T3})\\ +A_n{n}_1\left(t\right)\end{array}$

若信號f(t)的失速先兆段為模態波，則

f(t)＝[A₁g₁(t)+A₁g₂(t)][U(t)-U(t-T_T3)]

+A₅g₅(t-T_T1)[U(t-T_T1)-U(t-T_T2)]

+A₃g₃(t-T_T2)[U(t-T_T2)-U(t-T_T3)]

+A₄[g₄(t-T_T3)-1]U(t-T_T3)

+A_nn₁(t)

其中T_h為突尖波出現的周期，N為出現突尖波的個數，T_T1為失速先兆段開始時刻，T_T2為失速段開始時刻，T_T3為喘振段開始時刻，A₄為喘振段的信號幅值，A₃為失速段的信號幅值，A₁為穩定段的信號幅值的1/2，A_h為突尖波的信號幅值，A_n為噪聲信號的幅值，A₅為模態波的信號幅值；U(t)是階躍函數，函數表達式為：

$U\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& t\<0\\ 1& t\≥0\end{array}\right.;$

步驟4：重復步驟2～步驟3生成其它特征參數的氣動失穩模擬信號。