[發(fā)明專利]基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN113821882A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 史新宇;胡一廷;蘇巧靈
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

本發(fā)明提供了一種基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法，其包括：S₁.采用排序軟件，進行排序預處理，構造當量合成力矩，建立初始順序；S₂.由所述排序軟件中集成的敏感區(qū)域搜索算法進行循環(huán)迭代運算，獲得當量不平衡量的最優(yōu)排序順序。本發(fā)明通過構造“當量合成力矩”概念和方法，將三個力矩值合成為單一力矩，將多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化，簡化優(yōu)化問題處理，便于計算。同時通過對不同方向力矩產(chǎn)生的不平衡效應的分析，并結合風扇轉(zhuǎn)子支撐結構與靜/偶不平衡量之間的換算，將葉片軸向力矩進行加權處理，解決了力矩合成權重分配的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)動機裝配領域，特別涉及一種基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法。

背景技術

在大涵道比渦扇發(fā)動機中，風扇轉(zhuǎn)子葉片是產(chǎn)生推力的主要部件，往往尺寸、重量較大，外形復雜，導致其靜力矩差異較大。由于設備能力和成本的限制，一般來說，風扇葉片不隨風扇轉(zhuǎn)子參與平衡，只能在最終總裝過程中按靜力矩進行排序后安裝。這使得葉片力矩的測量、排序方法對最終平衡狀態(tài)有直接影響，進而對發(fā)動機工作時的整機振動有關鍵影響。

排序精度和效率是評價風扇葉片排序技術水平的重要指標。圖1為現(xiàn)有技術中風扇葉片的三軸靜力矩示意圖。如圖1所示，渦扇發(fā)動機中風扇葉片在相對于發(fā)動機軸線10、通過重心的與發(fā)動機軸平行的軸線20、通過重心的橫軸30處均存在力矩，分別為徑向力矩、切向力矩和軸向力矩。然而傳統(tǒng)上，對于渦輪等窄弦轉(zhuǎn)子葉片只測量徑向的靜力矩，并按單一目標進行優(yōu)化排序。而對于外形復雜、寬弦機風扇葉片來說，不僅要考慮其質(zhì)心位置沿徑向的分散度，也要考慮軸向和切向的分散度(如圖1所示)。

針對上述情況，業(yè)界通常的方法是，采用雙軸力矩秤通過變位夾具，測得大尺寸風扇葉片三軸力矩，然后按靜/偶力矩進行雙目標優(yōu)化排序。這種排序方法的缺點是：算法較為復雜，效率低。而且多目標優(yōu)化的一個固有特點是不存在全局最優(yōu)解，而要得出最終解，需要進一步處理，給工程實踐帶來不便。

綜上，目前迫切需要一種徹底的解決方法，既能按三軸力矩排序，又能高效、自動得出唯一最優(yōu)排序結果。現(xiàn)有技術中寬弦風扇葉片的優(yōu)化排序方法主要需要解決以下幾個問題：

一、寬弦風扇葉片的三軸力矩會產(chǎn)生靜/偶兩種不同的不平衡效應，之間沒有相關性。如果按如下公式一的雙目標優(yōu)化函數(shù)進行優(yōu)化，則無法得到唯一最優(yōu)解。需要找到一種方法，從機理上解決寬弦大葉片的三軸力矩優(yōu)化目標的選擇，將雙目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為可以得到最優(yōu)解的單目標優(yōu)化問題，以便簡化工程應用。

二、在將雙目標轉(zhuǎn)換為單目標優(yōu)化的過程中，需要找到有效分配影響權重的方法。

三、需要解決排序計算效率和精度之間的矛盾，以便快速獲得排序的最優(yōu)解。

基于此，本發(fā)明提供了一種基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法，以期克服上述技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中三軸力矩的算法較為復雜，且效率低等缺陷，提供一種基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法。

本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法，其特點在于，所述基于三軸力矩的風扇葉片單目標優(yōu)化排序方法包括：

S₁.采用排序軟件，進行排序預處理，構造當量合成力矩，建立初始順序；

S₂.由所述排序軟件中集成的敏感區(qū)域搜索算法進行循環(huán)迭代運算，獲得當量不平衡量的最優(yōu)排序順序。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟S₁中具體包括：