【技術實現步驟摘要】
1.本專利技術涉及航空發動機高精度部件級建模領域，具體涉及為一種考慮容積效應的高精度部件級模型建模方法。
技術介紹
0、2.
技術介紹
1、航空發動機的設計與制造水平是衡量一個國家工業水平和能力的重要標志，而航空發動機部件級模型需要忠實地反映航空發動機的動態特性，是研究航空發動機控制系統的基礎。搭建部件級模型的常用方法是根據氣動熱力學準確描述航空發動機各個部件的工作機理，再通過共同工作方程將各個部件串聯起來。部件級模型可以分為起動模型以及慢車以上模型兩種，針對不同的航空發動機建立正確的部件級模型對研究發動機控制系統至關重要。
2、隨著變循環發動機技術的發展，航空發動機內部結構逐漸復雜。一方面，航空發動機的工作環境極為苛刻，要在高溫、高壓、高轉速的條件下穩定工作。例如，渦輪部件要承受超過1000攝氏度的高溫燃氣沖擊，還有巨大的離心力。傳統的經驗公式和較粗糙的模型很難精準地對這種復雜工況下的部件性能進行模擬和預測。另一方面，航空發動機性能提升需求迫切。為了提高燃油效率、降低排放、增加推重比，需要對各個部件(如壓氣機、燃燒室、渦輪等)的空氣動力學、熱力學等特性進行精細分析。而這一切的基礎是建立高精度的部件級模型。
3、為了精準地預測航空發動機部件在各種工況下的性能，從而快速優化部件設計，提升發動機整體性能需要建立高精度的部件級模型。對比考慮容積效應的建模方法，傳統建模方法在發動機過渡態的建模誤差較高，若要研究發動機內部過渡態過程，容積效應不可忽視。
4、3.
技術實現思路
5、該
6、采用能量守恒，動量守恒，質量守恒來描述容積內氣體的非定常過程。考慮到工程計算的實際需要，用總壓恢復系數來取代動量守恒方程，并且將容積室簡化為進出口面積相等的圓柱體基于上述假設對任意|容積室內的氣體。再補充三組方程使得原方程組閉合，采用信賴域算法(trust?region)求解這六組變量。采用一種結合萊維飛行與混合蛙跳算法的初猜值搜索算法(lsfla)求解發動機共同工作方程初猜值，使用擬牛頓法代替牛頓拉弗森法加速模型迭代過程。通過穩態與動態仿真驗證該建模方法的可信度與準確度，說明容積效應對于發動機過渡態特性的影響不可忽略。
技術實現思路
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1.這種考慮容積效應的高精度部件級模型建模方法，包括各部件的氣動熱力學方程，容積模型，共同工作方程模型求解技術，仿真驗證。其特征在于：
2.如權利要求1所述的容積模型，其特征在于容積內氣體的非定常過程采用能量守恒，動量守恒，質量守恒來描述，針對不同的容積室，外界與容積室的換熱量取不同的值，并補充三組方程使得原方程組閉合，采用信賴域算法(Trust?Region)求解這六組變量，以保證解的全范圍收斂性。
3.如權利要求1所述的模型求解技術，其特征在于使用一種結合萊維飛行與混合蛙跳算法的初猜值搜索算法(LSFLA)來提高初猜值的準確性，LSFLA相比于MSFLA與SFLA算法，在收斂速度上分別提高了13.7％與291％，是一種具有較高精度和較高收斂速度算法。采用了Broyden法來代替牛頓迭代法進行發動機迭代計算。相比于牛頓迭代法，Broyden法僅用在迭代開始時計算一次雅可比矩陣，大大降低了計算量，提升了部件級模型的實時性。
【技術特征摘要】
1.這種考慮容積效應的高精度部件級模型建模方法，包括各部件的氣動熱力學方程，容積模型，共同工作方程模型求解技術，仿真驗證。其特征在于：
2.如權利要求1所述的容積模型，其特征在于容積內氣體的非定常過程采用能量守恒，動量守恒，質量守恒來描述，針對不同的容積室，外界與容積室的換熱量取不同的值，并補充三組方程使得原方程組閉合，采用信賴域算法(trust?region)求解這六組變量，以保證解的全范圍收斂性。
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