[發明專利]一種燃燒室燃燒不穩定的在線預測方法

有效

• 申請號: 202011332462.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112487573B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 楊尚榮;楊寶娥;陳宏玉;王勇;王丹;李舒欣;周康
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/04;G06F111/10;G06F119/12;G06F119/14
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

本發明提供一種燃燒室燃燒不穩定的在線預測方法，解決現有方法對隨機燃燒不穩定難以在線預測的問題。該方法包括：實時監測燃燒室壓力脈動時間序列；去除壓力脈動時間序列中的趨勢；采用滾動窗口方法計算壓力脈動時間序列的延遲為1自相關系數；計算延遲為1自相關系數的Kendall秩相關系數；基于Kendall秩相關系數對燃燒室內脈動壓力脈動時間序列的發展進行在線預測。本發明方法能夠提前預測燃燒室內即將發生的燃燒不穩定現象，進而通過適當的方法進行控制。

技術領域

本發明屬于航空航天推進系統領域，具體涉及一種燃燒室燃燒不穩定的在線預測方法。

背景技術

在液體火箭發動機研制過程中，在燃燒室經常會觀察到隨機燃燒不穩定現象，即燃燒室內隨機地出現自發的大幅值壓力振蕩。隨機不穩定的一個特點是難以復現，即使在同一臺燃燒室中采用相同的工況進行測試，這給燃燒室的穩定工作帶來了潛在的安全風險，因此對其進行在線預測具有重要的理論和工程意義。

寬頻低幅值燃燒噪聲會觸發燃燒不穩定，目前認為是發動機出現隨機不穩定的機理。從非線性動力系統角度看，發動機中的燃燒不穩定是通過霍普夫分叉產生的，包括亞臨界和超臨界分叉，亞臨界存在雙穩定區。燃燒室處于雙穩定區時，有限幅值的擾動和寬頻低幅值噪聲均可以觸發燃燒不穩定。

對噪聲觸發燃燒不穩定的在線預測方法目前未見文獻報道。與之相關的內容為：文獻Scheffer,M.,Bascompte,J.,Brock,W.A.,Brovkin,V.,Carpenter,S.R.,Dakos,V.,Held,H.,van?Nes,E.H.,Rietkerk,M.,and?Sugihara,G.,2009,“Early-Warning?Signalsfor?Critical?Transitions,”Nature,461(7260),pp.53–59.和文獻Dakos,V.,Carpenter,S.R.,Brock,W.A.,Ellison,A.M.,Guttal,V.,Ives,A.R.,Kefi,S.,Livina,V.,Seekell,D.A.,van?Nes,E.H.,and?Scheffer,M.,2012,“Methods?for?Detecting?Early?Warningsof?Critical?Transitions?in?Time?Series?Illustrated?Using?Simulated?EcologicalData,”PLoS?One,7(7),p.e41010。上述兩個文獻提出了臨界慢化理論，即對于多數非線性系統，當系統接近分叉點時，系統對擾動的恢復率降低，同時發展了多種參數來預測臨界轉變(分叉)，包括恢復率降低、自相關系數、方差和條件異方差增加等。

文獻Gopalakrishnan,E.A.,Sharma,Y.,John,T.,Dutta,P.S.,and?Sujith,R.I.,2016,“Early?Warning?Signals?for?Critical?Transitions?in?a?ThermoacousticSystem,”Sci.Rep.,6(1),p.35310中分析發現方差和條件異方差可以作為熱聲不穩定預警信號(緩慢改變控制參數引起的不穩定，非噪聲觸發不穩定)，同時，延遲為1的自相關系數在噪聲環境下魯棒性較差。