[發明專利]基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案

在審

• 申請號: 202011089262.1
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112231903A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 郝夏杰;宋文艷;明鑫;鄧建志
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：首先給出了圓截面超燃燃燒室的初始構型，其初始構型包括燃燒室等直隔離段(1)、燃燒室支板(2)、燃燒室擴張段(3)，其特征在于：主燃燒室包括燃燒室隔離段進口(4)、燃燒室隔離段出口(5)、燃燒室擴張段出口(6)；燃燒室隔離段(1)為等直圓柱體設計，總長度初始值為1400mm，直徑為恒定值250mm；隔離段出口(5)前端位于隔離段(1)內沿周向對稱夾角120°均勻分布三個燃燒室支板(2)，三支板構型使得空氣能與燃油混合更加充分，燃燒流場更加均勻。

2.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：所述的燃燒室支板(2)在每個支板的側面尾端正中心設置有左右各一的噴油孔(11)，這樣的噴油位置設計使得燃燒集中在主燃燒室幾何中心的大部分區域而非僅僅集中在主燃燒室壁面處，從而降低了主燃燒室壁面熱載荷，提高了燃燒室空間利用率以及燃燒效率；燃燒室支板(2)的構型在支板迎風面(7)采用向后傾斜17°的結構設計，這樣能夠有效降低支板迎風面(7)所遇到的迎風阻力，提高主燃燒室總壓恢復系數；燃燒室支板背風端(8)采用較寬的臺階式構型，目的是使空氣和航空煤油在支板背風端(8)能夠良好混合，形成穩定的回流區，提高空氣與燃油的摻混效率，從而提高燃燒穩定性以及燃燒效率。

3.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：燃燒室擴張段(3)和燃燒室隔離段(1)相連，燃燒室擴張段(3)為擴張角1.5°左右的圓臺，擴張流道的設計有效避免了熱擁塞，降低了燃燒的不穩定性，燃燒室支板背風端(8)位于燃燒室隔離段出口(5)前端并距離燃燒室隔離段出口(5)40mm。

4.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：不包含支板結構(2)的燃燒室構型，稱之為外燃燒室；那么其設計參數僅包含隔離段長度Liso、擴張段長度Le、擴張段擴張角θe；針對外燃燒室的多目標優化，首先給出這三個設計參數的變化區間，在區間內針對每個參數分別基于均勻實驗方案U8(84)取8個離散數據，然后組成8組外燃燒室設計參數。

5.根據權利要求4所述的基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：由上述給出的均勻實驗設計結果，以及給定的燃燒室進口參數，利用超燃燃燒室一維計算程序得到8組初步的外燃燒室性能參數，包括燃燒效率，總壓恢復系數，燃燒室壁面熱流，然后得到燃燒室設計參數(隔離段長度，擴張段長度，擴張角)和燃燒室性能參數(總壓恢復系數，燃燒效率，壁面熱流)的二階響應面曲線(RSM)，以給定的燃燒室性能指標為目標函數，帶入自編的基于NSGA-Ⅱ算法的燃燒室多目標優化程序中，可以得到多組外燃燒室pareto最優解。

6.根據權利要求5所述的基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：由上述給出的多組外燃燒室pareto最優解，選出2組最滿足給定的燃燒室性能指標的外燃燒室構型方案，得到超燃燃燒室外燃燒室初步優化結果。

7.根據權利要求6所述的基于遺傳算法的圓形超燃燃燒室多目標優化設計方案，其特征在于：由上述給出的超燃燃燒室外燃燒室初步優化結果，開展針對加裝支板(總燃燒室)總壓恢復系數、燃燒效率、壁面熱流的三目標優化，以權利要求1中所述的的初始支板為基準，并給出支板參數包括支板擴張角θs、支板長度Lsl的變化范圍，確定了支板的均勻實驗方案U8(84)。