[發(fā)明專利]一種平板氣膜冷卻結(jié)構(gòu)流量系數(shù)的預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611120613.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN106777642A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春華;黃鶯;張靖周
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐紹焜

本發(fā)明公開一種平板氣膜冷卻結(jié)構(gòu)流量系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：選擇預(yù)測(cè)模型的輸入?yún)?shù)，并確定參數(shù)的變化區(qū)間；進(jìn)行變工況數(shù)值實(shí)驗(yàn)，制成預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練樣本和檢測(cè)樣本；基于訓(xùn)練樣本建立支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型；利用混沌優(yōu)化算法對(duì)支持向量機(jī)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；利用檢測(cè)樣本對(duì)優(yōu)化后的支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的泛化能力。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式方法需要大量樣本的缺點(diǎn)，提供了一種預(yù)測(cè)精度高，泛化能力強(qiáng)，具有高魯棒性的流量系數(shù)預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及強(qiáng)化冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適合于平板氣膜冷卻結(jié)構(gòu)流量系數(shù)的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

提高熱力循環(huán)的最高溫度是改善航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)性能的基本技術(shù)途徑之一。目前推重比為10的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟纫堰_(dá)到1900K；根據(jù)美國(guó)高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)綜合計(jì)劃和歐洲先進(jìn)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃，下一代航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)推重比將達(dá)到15-20，渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟纫矊⒏哌_(dá)2200K～2300K。高性能航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展對(duì)渦輪葉片強(qiáng)化冷卻的技術(shù)指標(biāo)提出了越來越苛刻的要求，在減少冷卻用氣量的前提下實(shí)現(xiàn)綜合冷卻效率的提高，已成為高性能航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵支撐技術(shù)和重大基礎(chǔ)問題之一。在眾多冷卻方式中，氣膜冷卻是最為直接也最為有效的方式。流量系數(shù)是評(píng)價(jià)氣膜冷卻綜合性能的重要指標(biāo)之一，反映了流體流經(jīng)氣膜孔前后的壓力損失；流量系數(shù)越大，則說明氣膜冷卻結(jié)構(gòu)壓損越小。如何實(shí)現(xiàn)氣膜冷卻結(jié)構(gòu)流量系數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

支持向量機(jī)方法以統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)中的VC維理論和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小原理為基礎(chǔ)，根據(jù)樣本信息在模型的復(fù)雜性和學(xué)習(xí)能力之間尋求最佳折中，尤其適合于具有小樣本特征的非線性關(guān)系擬合。混沌優(yōu)化算法是一種利用混沌模型的遍歷性搜索最優(yōu)解的方法，可以有效避免傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解多極點(diǎn)問題時(shí)易陷入局部極值的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種基于支持向量機(jī)和混沌優(yōu)化算法的平板氣膜冷卻結(jié)構(gòu)流量系數(shù)預(yù)測(cè)方法，克服傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)的不足，提供一種預(yù)測(cè)精度高，泛化能力強(qiáng)，具有高魯棒性的流量系數(shù)預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)方案：

一種平板氣膜冷卻結(jié)構(gòu)流量系數(shù)的預(yù)測(cè)方法，包括步驟：

步驟1，選擇預(yù)測(cè)模型的輸入?yún)?shù)，并確定輸入?yún)?shù)的變化區(qū)間；選擇流量系數(shù)作為預(yù)測(cè)模型的輸出參數(shù)；

步驟2，進(jìn)行變工況數(shù)值實(shí)驗(yàn)，得到預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練樣本和檢測(cè)樣本；

步驟3，基于步驟2得到的預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練樣本建立支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型；

步驟4，利用混沌優(yōu)化算法對(duì)步驟3建立的支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型；

步驟5，利用步驟2得到的檢測(cè)樣本對(duì)步驟4得到的優(yōu)化后的支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行泛化能力測(cè)試。

所述步驟1中選擇的輸入?yún)?shù)為：氣膜孔傾斜角、孔徑及節(jié)距比；變化區(qū)間分別為傾斜角變化范圍為30-60°，孔徑的變化范圍為0.5-1.6mm，節(jié)距比變化范圍為3-6。

所述步驟2的變工況數(shù)值實(shí)驗(yàn)具體為：基于正交分析方法針對(duì)氣膜孔傾斜角、孔徑及節(jié)距比進(jìn)行組合，進(jìn)行32組變工況數(shù)值實(shí)驗(yàn)，同時(shí)計(jì)算得到每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的流量系數(shù)，所得數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本；對(duì)氣膜孔傾斜角、孔徑及節(jié)距比進(jìn)行隨機(jī)組合，進(jìn)行8組變工況數(shù)值實(shí)驗(yàn)，同時(shí)計(jì)算得到每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的流量系數(shù)，所得數(shù)據(jù)作為檢測(cè)樣本。

所述步驟3建立的支持向量機(jī)模型為：