[發(fā)明專(zhuān)利]固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110151057.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112507469B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武澤平;王鵬宇;王文杰;楊家偉;文謙;李國(guó)盛;彭博;張為華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/15
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/15;G06F30/27;G06N3/12;F02K9/34;G06F111/04
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 周達(dá)

1.固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

（1）以每一絕熱層分段的長(zhǎng)度、厚度為設(shè)計(jì)變量，絕熱層質(zhì)量最小為目標(biāo)，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；

（2）初始化，置絕熱層分段數(shù)t=1；

（3）運(yùn)用最優(yōu)化算法，搜索第t段絕熱層的最優(yōu)長(zhǎng)度、厚度，第t段絕熱層的最優(yōu)長(zhǎng)度、厚度所對(duì)應(yīng)的絕緣層質(zhì)量作為第t段絕熱層的質(zhì)量，同時(shí)也作為第t段絕熱層所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案輸出；

（4）記當(dāng)前第t段絕熱層分段數(shù)所對(duì)應(yīng)的絕熱層質(zhì)量為當(dāng)前最優(yōu)解即，若t=1，轉(zhuǎn)至步驟（6）；否則轉(zhuǎn)至步驟（5）；

（5）收斂判定：若連續(xù)兩絕熱層分段所對(duì)應(yīng)的絕熱層質(zhì)量差小于給定閾值，即，則輸出當(dāng)前絕熱層分段數(shù)及各絕熱層分段的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案作為最終絕熱層設(shè)計(jì)方案；否則轉(zhuǎn)至步驟（6）；

（6）記上一絕熱層分段數(shù)所對(duì)應(yīng)的絕熱層質(zhì)量，t=t+1，轉(zhuǎn)至步驟（3）進(jìn)行下一次迭代。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟（1）中構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，目標(biāo)函數(shù)為絕熱層質(zhì)量；x_t為設(shè)計(jì)變量，表示第t段絕熱層的長(zhǎng)度，變化范圍為；表示第t段絕熱層的厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟（1）中，第t段絕熱層的厚度，根據(jù)第t段絕熱層在燃?xì)庵械淖畲蟊┞稌r(shí)間確定，計(jì)算方法如下：

其中，r為絕熱層燒蝕速率，t_z為軸向位置z處的絕熱層暴露時(shí)間，根據(jù)裝藥構(gòu)型和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)間確定，為絕熱層厚度余量，r、t_z、均為給定設(shè)計(jì)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟（1）中目標(biāo)函數(shù)的約束條件為：相鄰兩段絕熱層厚度不相等，即。

5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟（3）中最優(yōu)化算法為差分進(jìn)化算法。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱層設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟（3）中，第t段絕熱層所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)以下步驟得到：

(a)初始化：令迭代次數(shù)k=1，隨機(jī)生成初始種群；

(b)進(jìn)行差分變異、交叉，生成新的個(gè)體設(shè)計(jì)變量：

(c)對(duì)新生成的個(gè)體設(shè)計(jì)變量進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)估，計(jì)算每一個(gè)體設(shè)計(jì)變量所對(duì)應(yīng)的絕熱層質(zhì)量，對(duì)于不滿足約束條件的個(gè)體設(shè)計(jì)變量，采用約束懲罰因子，給其絕熱層質(zhì)量加上10⁶處理，合并父代種群與變異、交叉?zhèn)€體設(shè)計(jì)變量后進(jìn)行選擇操作，保留滿足約束條件且對(duì)應(yīng)絕熱層質(zhì)量最小的個(gè)體設(shè)計(jì)變量，作為當(dāng)前最優(yōu)解；

(d)設(shè)定收斂判定條件，當(dāng)滿足收斂判定條件時(shí)，則輸出當(dāng)前最優(yōu)解作為第t段絕熱層所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案；否則，令迭代次數(shù)k=k+1，轉(zhuǎn)至步驟(b)進(jìn)行下一次迭代。