【技术实现步骤摘要】
全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法
本专利技术涉及涡扇发动机气动噪声控制领域,特别涉及一种全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法。
技术介绍
在飞机领域中,飞机噪声问题对持续增长的航空运输业提出一个重要的问题。其噪声级的大小直接关系到飞机适航签证的获取。这对于我国正在研制的民用客机来说,无疑是巨大的挑战。作为飞机噪声的主要声源之一的发动机噪声,其噪声形式(指向性、辐射声功率大小)已经发生很大改变。传统低涵道比发动机排出的气流速度很高,喷流和激波噪声是主要的噪声源。如今,为了追求高效率,民用涡扇发动机的涵道比越做越大,甚至于超出10,其排出气流速度下降很多。相对于压气机,喷流和涡轮噪声,短舱内的风扇噪声变成了现代高涵道比发动机的主要噪声来源。另外,对于现代民用飞机,风扇噪声是在飞机盘旋和侧飞时的主要噪声来源。在发动机短舱降噪优化中的传统方法通常只能考虑一至两个很少的设计变量,且大都基于简单的一个或者两个的设计变量。这种方法的设计空间太小,由此得到的优化外形变形太小且不够光滑,不能很好地表达几何外形的各种可能存在的情况。这些优化工作通常采用搜索效率低的常规优化方法。然而,对于实际工程问题而言,所涉及的设计变量通常较多。当前民用客机的研制发展对噪声、经济性、安全性、航程要求越来越高。目前飞行器的设计已经开始从传统单学科间多轮迭代向多学科综合设计发展,此时,发动机短舱的设计问题是一个多目标、多约束的问题。在多点设计和多学科优化设计问题中,发动机短舱设计参数不但包含有外形参数,还包含气动性能参数(升力系数、阻力系数及升阻比等),因而涡扇发动机短舱风扇噪声的减噪优化问 ...
【技术保护点】
一种全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述涡扇发动机进气道减噪设计方法包括以下步骤:S
【技术特征摘要】
1.一种全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述涡扇发动机进气道减噪设计方法包括以下步骤:S1、在设计空间中取样本点进行试验设计;S2、首先计算所述样本点的背景流场值,然后基于所述背景流场计算噪声值,得到所述样本点的响应值;S3、采用伴随方法得到局部最优化设计点;S4、基于所述样本点及其响应值建立代理模型;S5、建立代理模型后,使用文化基因算法在代理模型上进行高效率寻优设计。2.如权利要求1所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述步骤S5之后还包括以下步骤S6:检验收敛准则是否满足,如果收敛准则满足要求,则得到对象问题的最优解;反之,将最优设计加入到所述样本点中,并返回所述步骤S4。3.如权利要求2所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述文化基因算法将当前最优设计点加入到样本中进行下一次建模优化,直至收敛准则满足。4.如权利要求1所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述步骤S2中通过数值分析程序得到所述样本点的响应值。5.如权利要求1所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述步骤S5中所述文化基因算法依次进行高搜索效率的文化基因算法和基于伴随方法和噪声控制方程的减噪优化设计方法。6.如权利要求5所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述高搜索效率的文化基因算法包括以下步骤:S51、种群初始化;S52、计算粒子的适应度,记录所述粒子的个体极值和群立体极值;S53、对所述粒子进行全局搜索;S54、对所述粒子进行局部搜索;S55、更新粒子并保留个体极值和群体极值;S56、判断是否满足终止条件,若是,则进入步骤S57;若否,则返回所述步骤S52;S57、进行交叉、变异操作;S58、判断是否满足终止条件,若是,则结束;若否,则返回所述步骤S53。7.如权利要求5所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述基于伴随方法和噪声控制方程的减噪优化设计方法包括以下步骤:S511、涡扇发动机短舱气动;S512、平均背景流计算;S513、通过目标函数定义和伴随边界条件,进行噪声伴随方程计算;S514、通过大量设计变量、网络扰动,进行目标函数和梯度值计算;S515、判断收敛准则是否满足;若满足,则进行局部最优设计;若不满足,则进行优化算法,设计新的短舱气动外形,返回步骤S512。8.如权利要求7所述的全局最优涡扇发动机进气道减噪设计方法,其特征在于,所述步骤S513具体包括以下步骤:首先,进行曲线坐标系下进气道噪声传播控制方程推导,对圆柱坐标系下的矩阵形式的2.5-DLEE方程表达式如下:其中:
【专利技术属性】
技术研发人员:邱昇,
申请(专利权)人:中航商用航空发动机有限责任公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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