[发明专利]一种多个射流旋涡发生器布局优化方法及装置

说明书

本发明涉及一种多个射流旋涡发生器布局优化方法及装置，该方法包括采用均匀设计方法获取初始样本的管路参数和布局参数，且所述布局参数包括：轴向位置、周向距离、前向倾角以及侧向倾角；根据所述初始样本的管路参数和布局参数绘制三维几何模型；根据所述三维几何模型计算多个射流旋涡发生器在压气机内的气动参数并建立待优化气动参数函数；构建基于所述布局参数和所述待优化气动参数函数的代理模型；通过优化所述代理模型求得布局最优值。通过对多个射流旋涡发生器的布局和优化，在单孔结构不适应或不能有效控制的情况下实现对压气机内流动分离的控制，降低流动损失、提高气动收益。

技术领域

本发明涉及叶轮机械流动控制领域，特别涉及一种多个射流旋涡发生器布局优化方法及装置。

背景技术

对现代航空发动机高性能的要求使得压气机一直朝着高负荷方向发展，更高的负荷需求往往导致叶栅通道内大尺度的流动分离，从而制约压气机性能的提高，降低其工作稳定性。局部流动控制技术被广泛应用于提高压气机的性能。

相关技术中，局部流动控制方法按照是否有外部能量的引入可以分为主动控制和被动控制。主动流动控制主要通过引入外部能量来抑制分离，其优点主要是应用灵活，可以根据需要进行调整，但是往往需要引入外部装置和动量，增加了设计和安装的难度。射流旋涡发生器作为一种有效的主动控制技术，广泛应用于内、外流动的控制研究中。

研究发现，在一些实际工况中存在不适应单孔射流旋涡发生器布局或单孔射流旋涡发生器无法起到有效控制的情况；同时发现与单孔射流相比，在保证同样的射流流量条件下，双孔或多孔射流可以减小孔径，降低壁面应力集中，从而使得开发双孔甚至多个射流旋涡发生器以实现控制栅内端区流动具有研究价值。

发明内容

本发明实施例提供一种多个射流旋涡发生器布局优化方法及装置，通过对多个射流旋涡发生器的布局和优化，在单孔结构不适应或不能有效控制的情况下实现对压气机内流动分离的控制，降低流动损失、提高气动收益。

第一方面，提供了一种多个射流旋涡发生器布局优化方法，其特征在于，其包括：采用均匀设计方法获取初始样本的管路参数和布局参数，且所述布局参数包括：轴向位置、周向距离、前向倾角以及侧向倾角；根据所述初始样本的管路参数和布局参数绘制三维几何模型；根据所述三维几何模型计算多个射流旋涡发生器在压气机内的气动参数并建立待优化气动参数函数；构建基于所述布局参数和所述待优化气动参数函数的代理模型；通过优化所述代理模型求得布局最优值。

一些实施例中，所述通过优化所述代理模型求得布局最优值，还包括：更新所述代理模型；对更新后的代理模型进行优化得到布局优化值；判断优化过程是否满足数值计算标定，若满足则停止优化并将所述布局优化值作为布局最优值，若不满足则继续更新所述代理模型。

一些实施例中，可采用加点准则对所述代理模型进行更新。

一些实施例中，所述更新所述代理模型，包括：计算出口相交面积；若相交面积大于0，则剔除对应的加点样本。

一些实施例中，所述加点准则包括目标函数最小准则、期望改善准则、最大概率提高准则、统计学下限最小准则以及均方根误差最大准则。

一些实施例中，所述管路参数包括多孔射流漩涡发生器的射流管路数量、射流管路孔直径、射流流量以及进口压力。

一些实施例中，所述根据所述初始样本的管路参数和布局参数绘制三维几何模型，包括：

根据所述初始样本的管路参数获取多个射流旋涡发生器的射流管管路三维图形；

根据所述射流管管路三维图形以及初始样本的布局参数绘制三维几何模型。