申请/专利权人：天津大学

申请日：2024-01-03

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117892373A

主分类号：G06F30/10

分类号：G06F30/10;G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08;G06F111/06;G06F111/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：本发明公开了一种基于模态能量迁移方向调控的压气机扩稳方法。本发明集成了叶轮叶片参数化，扩压器参数化以及机匣几何参数化方法，扩大物理设计空间，考虑了机匣与叶轮、扩压器的耦合作用，扩展了传统优化方法的极限。采用瞬时动力模态分解方法及梯度变异混合优化算法实施压气机多目标优化，以固有模态能量占比最大化与特征模态能量占比最小化作为优化目标，最终获得扩稳效果最优设计方案。本发明更加清晰地解析机匣处理的扩稳机理，为压气机扩稳设计提供新的方法。

主权项：1.一种基于模态能量迁移方向调控的压气机扩稳方法，其特征在于，包括以下步骤：1根据压气机叶型及机匣处理几何参数，确定参数化造型方法，采用三次B样条插值曲线，拟合离心叶轮子午平面内轮毂、轮盖型线，叶片采用二阶连续可导的三次样条插值曲线拟合位于B2B平面内的中弧线控制点，结合叶片厚度进行参数化造型；机匣则通过给定子午面的设计参数，通过对应关系式计算出子午面内所有控制点坐标来描述机匣几何空间；2通过单参数变化范围分析，在保证压气机几何不发生严重扭曲及形变的条件下，计算单一设计变量在变化范围内对压气机性能曲线的影响，选定叶轮、扩压器、机匣处理中对压气机性能影响超过4％的关键设计变量，包括叶片掠度、尾缘叶顶安装角、扩压器叶片尾缘半径、扩压器叶片安装角、机匣抽吸槽宽度、抽吸槽轴向位置、回流槽入射角；将设计变量对性能始终有积极影响的变化范围作为设计空间；3在设计空间内进行最优拉丁超立方采样，生成初始样本集，使样本点均匀分布在整个设计空间；4针对步骤3中生成的初始样本集内的每一种设计方案，采用非定常雷诺平均方法进行数值模拟，基于有限体积法对N-S方程进行离散，湍流模型选择SST模型，入口边界给定为总温总压条件，出口以设计工况流量及近失速工况流量作为边界条件，获取压气机设计工况、近失速工况非定常流场；5采用瞬时动力模态分解方法对压气机非定常流场进行模态分解，获得离散频率模态及其能量占比，类比共振问题，将模态分为两类：固有模态即系统固有动力学特征和特征模态即压气机内流系统对外部扰动响应，得到初代种群适应度：固有模态能量占比与特征模态能量占比；6构建Kriging模型，获取固有模态及特征模态能量占比与步骤2选定的关键设计变量间的映射关系，采用梯度变异优化算法实施优化，目标函数是：最大化固有模态能量、最小化特征模态能量，最终获得扩稳效果最优设计方案。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 天津大学 基于模态能量迁移方向调控的压气机扩稳方法

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