[發明專利]一種一體化支板火焰穩定器雙層壁結構的多目標優化方法

在審

• 申請號: 202210040876.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114519299A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 譚曉茗;李文;韋裕恒;肖翔;單勇;張靖周
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/17;G06N3/12;G06F111/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開了一種一體化支板火焰穩定器雙層壁結構的多目標優化方法，屬于航空發動機強化冷卻設計與熱防護領域。該方法將航空發動機一體化加力支板火焰穩定器雙層壁冷卻結構的最大綜合冷卻效率和最小相對壓力損失作為優化目標，以沖擊孔孔徑d_i，氣膜孔孔徑與沖擊孔孔徑的比值d_f/d_i，氣膜孔列數m，孔排數n，沖擊間距與沖擊孔孔徑的比值H/d_i作為待優化參數，建立徑向基神經網絡數學模型并耦合遺傳優化算法進行全局尋優。這種優化方法具有學習能力強、逼近精度高、覆蓋范圍廣、魯棒性強等優點，可以為高性能航空發動機加力燃燒室一體化加力支板結構設計提供技術支持。

技術領域

本發明涉及一種航空發動機一體化加力支板火焰穩定器雙層壁冷卻結構的多目標優化方法，屬于航空部件熱防護領域。

背景技術

航空發動機一體化加力支板是目前發動機領域研究的重點內容，它將混合器、燃油噴桿和火焰穩定器等進行組合設計，從而減輕發動機總重量，降低能量損失，增大推重比，提高發動機總體效率。由于鈍體擾流作用，一體化加力支板后方會形成一個高溫區，為了使一體化加力支板能在高溫環境下穩定工作，在其尾緣處設置雙層壁冷卻結構，從外涵引入適量冷氣對一體化加力支板進行冷卻，同時防止火焰向一體化加力支板前端移動，影響其工作性能。

雙層壁冷卻作為一種先進復合結構，在航空領域應用廣泛。該冷卻結構由沖擊板、沖擊腔和氣膜板組成，冷氣通過沖擊孔對靶面進行沖擊，強化換熱，隨后流向四周再由氣膜孔流出，與外部氣流作用形成氣膜，保護熱端部件。

徑向基(RBF)神經網絡是一種使用徑向基函數作為激活函數的人工神經網絡，屬于前饋型神經網絡，它能夠以任意精度逼近任意連續函數，特別適合于解決分類問題，在多個領域得到了廣泛的應用。遺傳算法是一種全局優化概率算法，通過模仿自然界的選擇遺傳規律來尋找最優解，可以有效地進行概率意義的全局搜素。

發明內容

發明目的：提供一種航空發動機一體化支板火焰穩定器雙層壁結構的多目標優化方法，可以根據實際工程需求，高效精確的設計雙層壁冷卻結構，保障熱端部件在高溫下持續穩定地工作。

技術方案：一種航空發動機一體化支板火焰穩定器雙層壁結構的多目標優化方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，確定一體化加力支板火焰穩定器雙層壁冷卻結構的待優化結構參數及待優化結構參數范圍；

步驟2，設計徑向基神經網絡的訓練樣本和測試樣本；

步驟3，將一體化加力支板火焰穩定器雙層壁冷卻結構的最大綜合冷卻效率和最小相對壓力損失作為優化目標，構建適應度函數并通過計算流體動力學計算選取樣本的目標函數；

步驟4，基于訓練樣本建立徑向基神經網絡的數學模型，利用測試樣本驗證模型正確性，輸出徑向基神經網絡的擴散系數；

步驟5，利用遺傳算法對一體化加力支板火焰穩定器雙層壁結構進行全局尋優。

進一步的，步驟1中所述待優化結構參數包括沖擊孔孔徑d_i、氣膜孔孔徑與沖擊孔孔徑的比值d_f/d_i、氣膜孔列數m、氣膜孔排數n、沖擊間距與沖擊孔孔徑的比值H/d_i，沖擊孔孔徑d_i為0.8～1.5mm，d_f/d_i為0.4～1.0，m為37～73，n為4～7，H/d_i為1～2.5。

進一步的，步驟2中，樣本的設計步驟包括：