[發(fā)明專利]基于精確偏導(dǎo)數(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件級(jí)模型構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810453574.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN108733906B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐淑偉;李秋紅;張海波;陳尚晰;單睿斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

1.基于精確偏導(dǎo)數(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件級(jí)模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A.建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的氣動(dòng)熱力學(xué)模型和各部件共同工作方程；

步驟B.分析共同工作方程所需偏導(dǎo)數(shù)的因變量和自變量，結(jié)合各部件氣動(dòng)熱力學(xué)模型和鏈?zhǔn)椒▌t，建立相應(yīng)的部件級(jí)偏導(dǎo)數(shù)模型；具體包括：

步驟B1.分析共同工作方程所需要求解的偏導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的因變量和自變量及其所屬部件；

步驟B2.記共同工作方程中所需的自變量為V，且V∈R^l,l≥1，因變量為F，且F(U)∈Rⁿ,n≥1，作為中間變量的所有熱力學(xué)參數(shù)，記為U∈R^m；

將自變量V的微分向量轉(zhuǎn)化為對(duì)角化矩陣

式中，dV為V的微分向量，dW為dV對(duì)角化后的矩陣；

步驟B3.根據(jù)鏈?zhǔn)椒▌t，建立中間變量的熱力學(xué)參數(shù)U對(duì)自變量V的微分關(guān)系和因變量F對(duì)熱力參數(shù)U的微分關(guān)系，即：

步驟B4.獲得因變量F對(duì)自變量V的部件級(jí)偏導(dǎo)數(shù)模型：

步驟C.聯(lián)合各部件氣動(dòng)熱力學(xué)模型和部件級(jí)偏導(dǎo)數(shù)模型共同計(jì)算，結(jié)合迭代算法，實(shí)現(xiàn)部件級(jí)模型的穩(wěn)態(tài)計(jì)算或動(dòng)態(tài)計(jì)算。

2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟C具體包括：

步驟C1.初始化模型；

步驟C2.給定k時(shí)刻的飛行條件和發(fā)動(dòng)機(jī)輸入；

步驟C3.開展各部件模型和各部件偏導(dǎo)數(shù)模型的聯(lián)合計(jì)算，并輸出雅克比矩陣計(jì)算需要的精確導(dǎo)數(shù)值；

步驟C4.判斷是否滿足收斂條件，若滿足，則執(zhí)行步驟C6，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟C5；收斂條件是指平衡方程殘差是否小于給定的閾值要求，若小于，則滿足，否則不滿足；

步驟C5.利用獲得的偏導(dǎo)數(shù)，構(gòu)造雅克比矩陣，更新部件級(jí)模型的初猜值和各截面熱力參數(shù)，并判斷是否達(dá)到最大允許的迭代次數(shù)，若達(dá)到則執(zhí)行步驟C6，否則返回步驟C3；

步驟C6.動(dòng)態(tài)計(jì)算時(shí)則進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，更新發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并判斷動(dòng)態(tài)計(jì)算過程是否結(jié)束，并輸出各個(gè)部件截面的熱力參數(shù)；穩(wěn)態(tài)計(jì)算過程不進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，直接輸出各個(gè)部件截面的熱力參數(shù)；

步驟C7.判斷模型計(jì)算仿真是否結(jié)束，若否則返回步驟C2，若是則計(jì)算結(jié)束。

3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，步驟C中的迭代算法為牛頓法或者擬牛頓法。

4.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，步驟C1中對(duì)部件級(jí)偏導(dǎo)數(shù)模型進(jìn)行初始化時(shí)，各自變量的微分初始化值均為1。

5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在步驟B3中，沿著航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣流流程順序逐部件建立所述微分關(guān)系。