【技术实现步骤摘要】
本文涉及航空发动机，尤指一种航空发动机的性能预测方法和装置。
技术介绍
1、为了满足下一代飞行器复杂飞行任务需求，变循环发动机成为了未来先进航空发动机重要发展方向之一。变循环发动机通过采用多涵道结构、宽流量范围压缩部件、变几何涡轮部件，以及独特的阀门和涵道引射器，灵活调整航空发动机工作模式和涵道比，能够在同一台航空发动机上实现不同热力循环参数的组合，兼顾超声速飞行工况大推力、亚声速飞行工况低油耗以及起飞工况低噪声等相互矛盾的性能需求。
2、在变循环发动机中，涵道引射器是实现变循环发动机工作模式切换和涵道比大幅度变化的关键部件之一。按照涵道引射器在变循环发动机所处的位置不同，可将其分为前涵道引射器和后涵道引射器。涵道引射器通常采用可变面积结构，因此通常被称为可变面积涵道引射器。为了实现面积可变，前涵道引射器通常采用平动式、转动式等结构，后涵道引射器除采用平动式和转动式结构外，还可以采用波瓣式、开槽式等结构。
3、考虑到涵道引射器与变循环发动机的其他部件在气动上高度耦合，涵道引射器的气动边界条件(例如，两股流各自的总温和总压)和几何边界条件(例如，两股流的流通面积比)取决于变循环发动机整机在不同工况下的性能需求，若将涵道引射器的性能预测独立于变循环发动机整机环境之外，则会给涵道引射器的性能预测结果乃至变循环发动机的性能预测结果带来显著偏差。在现有技术中，针对变循环发动机整机的性能预测，使用最为广泛的性能预测方法是零维性能预测方法，即将变循环发动机的每个部件均当做“黑盒子”，对每个部件分别建立零维性能模型，并基
4、在现有的变循环发动机整机零维模型中，涵道引射器采用的是等截面混合器平行掺混模型，如图1所示，该模型属于零维性能预测模型，主要基于如下假设：1)内涵气流和外涵气流在等截面平行管道中进行掺混；2)忽略激波损失、流动分流损失、壁面摩擦损失等；3)内涵气流和外涵气流在掺混时满足静压平衡的约束条件。在上述假设基础上，再根据流量连续、动量守恒和能量守恒三大关系求解内外涵气流的掺混过程。上述模型的优点是建模简单、计算高效和求解稳定，在发动机设计工况下，由于内外涵两股气流总压相近，通常能够获得较为精确的计算结果，但当发动机工况偏离设计工况时，随着内外涵两股气流总压差异增加，计算结果相比于真实流动结果的偏差显著增大，该问题对于采用固定几何混合器的传统航空发动机是如此，对于采用可变面积涵道引射器的变循环发动机更是如此。此外，由于涵道引射器的几何型面与等截面混合器相差较大，气流掺混过程非常复杂，可能会出现激波、堵塞、回流、流动分离等复杂流动现象，并且不同结构的涵道引射器的掺混特性各不相同。因此将等截面混合器平行掺混模型不加修改的应用于涵道引射器，无论是在几何结构上还是在物理原理上均会存在固有问题。尽管当前针对涵道引射器的性能预测已经开展了许多研究，但这些研究基本都集中在基于计算流体力学仿真，分析不同结构的涵道引射器的工作原理和特性、变几何对涵道引射器性能的影响规律和机理，以及涵道引射器的设计方法和准则，但目前并没有建立起可用于变循环发动机整机性能预测、兼具较高计算精度和较低计算时间的涵道引射器模型。
技术实现思路
1、为了解决上述任一技术问题，本申请实施例提供了一种航空发动机的性能预测方法和装置。
2、为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种航空发动机的性能预测方法，包括：
3、步骤10、建立航空发动机中涵道引射器的三维仿真模型；
4、步骤20、循环执行步骤21和步骤22，直到得到的代理模型的精度满足预设的条件，将满足条件的代理模型作为涵道引射器的性能预测模型，包括：
5、步骤21、在所述涵道引射器的设计参数的取值为预设采样值时，确定所述三维仿真模型输出的性能信息，得到当前的样本数据，其中所述设计参数包括气动边界条件和几何边界条件；
6、步骤22、根据当前的样本数据，建立涵道引射器的代理模型；
7、步骤30、将涵道引射器的性能预测模型与航空发动机的整机零维模型进行耦合，得到整机多维度耦合模型；
8、步骤40、利用整机多维度耦合模型进行航空发动机的性能预测。
9、一种航空发动机的性能预测装置，包括：
10、第一建立模块，设置为建立航空发动机中涵道引射器的三维仿真模型；
11、第二建立模块，设置为循环执行步骤21和步骤22，直到得到的代理模型的精度满足预设的条件，将满足条件的代理模型作为涵道引射器的性能预测模型，包括：
12、步骤21、在所述涵道引射器的设计参数的取值为预设采样值时，确定所述三维仿真模型输出的性能信息，得到当前的样本数据，其中所述设计参数包括气动边界条件和几何边界条件；
13、步骤22、根据当前的样本数据，建立涵道引射器的代理模型；
14、耦合模块，设置为将涵道引射器的性能预测模型与航空发动机的整机零维模型进行耦合，得到整机多维度耦合模型；
15、确定模块，设置为利用整机多维度耦合模型进行航空发动机的性能预测。
16、一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文所述的方法。
17、一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
18、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
19、基于涵道引射器的三维仿真模型获取样本数据，建立涵道引射器的性能预测模型，有效提高模型对性能预测的精度，将涵道引射器的性能预测模型与航空发动机的整机零维模型进行耦合，仅需对原有整机零维模型进行小幅度修改，即可满足发动机整机高精度性能设计与分析需求，兼顾了涵道引射器性能预测上的精确性、物理几何上的准确性、计算量和计算时间上的可承受性，同时将当前和未来针对涵道引射器部件的独立研究成果快速应用于变循环发动机整机性能预测。从涵道引射器部件角度来看，可以提高涵道引射器的性能预测精度，有利于在整机环境下指导涵道引射器设计与优化；从航空发动机整机角度来看，可以提高航空发动机的性能预测精度，以减少航空发动机设计迭代、降低研制周期和研制成本。
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1.一种航空发动机的性能预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述引射器设计点模型的输入参数还包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述引射器设计点模型的输出参数还包括：
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述引射器非设计点模型的输入参数还包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述引射器非设计点模型的输出参数还包括：
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用整机多维度耦合模型进行航空发动机的性能预测，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用整机多维度耦合模型进行航空发动机的性能预
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样本数据的获取方式包括：
15.一种航空发动机的性能预测装置，其特征在于，包括：
16.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至14任一项中所述的方法。
17.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至14任一项中所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种航空发动机的性能预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述引射器设计点模型的输入参数还包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述引射器设计点模型的输出参数还包括：
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述引射器非设计点模型的输入参数还包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述引射器非设计点模型的输出参数还包括：
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用整机多维度耦合模型进行航空发...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹望之，王宝潼，刘伟涛，王瑞江，杨合理，金磊，丁闯，郑新前，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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