一种航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法技术

一种航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法，包括获取不确定参数个数及多项式阶数构建混沌多项式展开模型、生成混沌多项式展开所需的采样点、获取样本点的结果数据、混沌多项式展开法系数计算、基于混沌多项式展开的敏感性分析计算、鲁棒性及敏感性分析等，本发明专利技术可根据计算的实际情况推荐最优的采样点及采样点数目，进而大幅度降低因获取航空发动机涡轮气热性能鲁棒性分析所需的计算成本，而且该方法兼容多种来源的数据结果(CFD商业软件、实验、经验公式、自编程等)，更加符合航空发动机涡轮设计工程师的使用需求。涡轮设计工程师的使用需求。涡轮设计工程师的使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法


[0001]本专利技术属于航空发动机涡轮气热性能系统设计
，特别涉及一种航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法。

技术介绍

[0002]随着航空技术的进步与发展，航空燃气涡轮发动机的性能日益提高。目前推重比10一级的先进军用航空燃气涡轮发动机其涡轮进口温度已接近2000K，先进民用航空发动机涡轮进口温度也达到了1700K以上的温度。然而目前制造涡轮所使用的材料(如镍基高温合金)所能承受的环境工作温度在1300K左右。为了保障航空燃气涡轮发动机性能的使用寿命，需要科研人员和涡轮工程师制定合适的叶片冷却方案。然而，燃气涡轮发动机在实际加工和运行时往往不能和设计条件相吻合，由于制造公差无法避免并且燃气涡轮工作条件极其恶劣，燃气涡轮发动机的几何结构参数和运行工况实际上具有随机不确定性分布特征。传统的研究方法是将参数的不确定性简化成确定性工况进行研究。Bunker指出考虑工况恶化、制造公差和加工偏差情况下的燃机冷却设计是未来研究燃机冷却最重要的方向之一。虽然几何参数以及来流条件的不确定性已经引起了科研人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将航空发动机涡轮中的几何参数和流动参数抽象成带有统计特性的不确定参数，根据不确定参数的个数d构建d维超平面空间，兼顾工程所需的计算精度及计算成本，构建p阶非侵入式的广义混沌多项式作为代理模型，所述代理模型逼近d维超平面空间的原模型，所述原模型为表征航空发动机涡轮性能而抽象出的物理模型，其随机响应结果为航空发动机涡轮气热性能；步骤(2)：以所述不确定参数所符合的概率密度函数为输入，结合多项式阶数p，构建所述广义混沌多项式的多项式基；步骤(3)：根据所述广义混沌多项式的维数d以及阶数p，计算全张量积和Smolyak稀疏网格法所需样本点数N，并根据样本点数确定采样方法；步骤(4)：根据所述广义混沌多项式的多项式基求解N组d维样本点；步骤(5)：根据样本点设置计算工况，读取不同工况下的结果信息，计算广义混沌多项式系数；步骤(6)：基于广义混沌多项式结果，采用PCE based Sobol算法进行全局敏感性分析计算；步骤(7)：进一步计算分析性能特征，包括期望、标准差、概率密度函数以及敏感性；步骤(8)：基于性能特征，分析评估航空发动机涡轮气热性能的鲁棒性。2.根据权利要求1所述航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法，其特征在于，所述步骤(1)，代理模型表达如下：P表示广义混沌多项式函数项的项数，其与阶数p关系如下：P＝(p+1)
d
‑
1α
j
表示广义混沌多项式中第j项的系数，Ψ
j
(ξ)表示广义混沌多项式中第j项所代表的混沌多项式基，表征d个不确定参数所构成的d维超平面空间。3.根据权利要求2所述航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法，其特征在于，所述步骤(2)，根据每个不确定参数所符合的概率密度函数选取正交多项式基，进而将不同不确定参数组合构成混沌多项式基，以实现指数级收敛的速度，其中不确定参数所符合的概率密度函数为高斯分布、伽马分布、贝塔分布、均匀分布、泊松分布、二项分布、负二项分布和超几何分布时，构建的多项式基分别为Hermite多项式基、Laguerre多项式基、Jacobi多项式基、Legendre多项式基、Charlier多项式基、Krawtchouk多项式基、Meixner多项式基和Hahn多项式基。4.根据权利要求2所述航空发动机涡轮气热性能鲁棒性的评估方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算所需样本点数N，若不确定参数不高于三维，则使用全张量积解法；若高于三维，则使用Smoly...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，郝铭扬，李军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：