【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统及方法。
技术介绍
1、小型涡轮发动机是一种典型的多部件强耦合复杂系统，既要满足质量轻、推力大、寿命长的使用要求，又要在高温高压以及高转速环境下连续工作，在此过程中存在诸多不确定性因素的影响，例如发动机结构参数（如几何尺寸、位置）和物理、力学参数（如阻尼、刚度）的设计值与实际值往往有差异，可能导致动力学性能的急剧变化。利用稳健设计优化可以降低这些不确定因素对整机动力学性能的影响，使发动机在寿命周期内都能持续满意地工作并能兼顾设计成本，从而提高发动机的动力学质量，对发动机设计使用研究具有重要意义。
2、近年来“优化设计流程+软件平台”的优化方法逐渐成为了研究热点，但目前还没有专门针对弹用小型涡轮发动机的稳健设计优化方法和系统。
3、在配套优化软件方面，现有商业优化软件均为多领域通用设计，集成了多种功能模块，体积庞大，功能复杂。进行一次仿真优化设计需同时调用多个模块，启动响应速度慢，且模块数据之间的传递容易出错，尤其对刚接触设计平台的操作人员和用户不友好。其次，针对小型涡轮发动机这类高精度设计模型，现有商业cae软件的优化模块只能对直接计算的响应（如应力、应变和临界转速等）进行单一确定性优化，没有直接可以应用的设计准则来评价整机性能的优劣性，如结构效率、成本等。
4、在优化流程方面，根据传统确定性设计优化流程，尽管计算机能力有了极大的提升，但针对高精确模型进行的仿真分析，如果直接采用cad、cae软件分别对其进行造型设计、模型参数化、计算分
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有的缺陷而提供的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统及方法，大幅降低传统人工设计流程难操作、易出错、耗时大的缺点。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、本专利技术之一的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，包括：
4、试验设计模块，用于设定多组参数值；
5、发动机模块，用于以建模门户生成的涡轮发动机apdl（全称：ansys parametricdesign language，ansys参数化设计语言）参数化结构模型方案作为计算分析入口，对设定的多组参数值进行有限元计算和结果提取，并输出结果；
6、代理模型模块，用于构建代理模型算法，通过代理模型算法根据所述发动机模块的输出结果确定输入参数与输出结果之间的量化关系，合理选取实验点及迭代策略，获得较高精度的经验公式，并得到三维曲面图；
7、优化设计模块，用于对构建的代理模型进行优化。
8、优选的，所述试验设计模块包括：
9、抽样单元，用于确定抽样算法以及抽样算法配置；
10、输入参数单元，在确定抽样方法确定的基础上，输入参数确定输出数据的维度、个数以及参数范围的分布；
11、其中，所述抽样单元中，抽样算法包括：简单随机抽样、拉丁超立方抽样，基于晶格点法的偏分层抽样以及低偏差序列采样，抽样算法配置包括参数的数量以及参数的范围。
12、优选的，还包括：
13、商业软件接口模块，用于所述发动机模块与有限元软件建立联系。
14、优选的，所述发动机模块中，提供的环境配置包括：设置软件路径、项目名称以及输出文件格式。
15、优选的，所述代理模型模块包括：
16、代理模型技术子单元，用于存放不同代理模型种类，根据用户需求，选取对应优化后的代理模型；
17、输入参数子单元，用于根据选取的代理模型的类型输入相应的参数；
18、结果后处理子单元，用于通过输入参数和选择的对应优化后的代理模型，选择要绘图的变量与目标，得到三维曲面图；
19、其中，代理模型技术子单元中，代理模型种类包括：kriging（克里格法）模型、pce（混沌多项式展开）模型、pck（基于混沌多项式展开的克里格法）模型。
20、优选的，所述优化设计模块包括：
21、确定性优化子单元，根据用户需求完成优化算法配置、选定需要优化的设计参数、目标函数和约束条件对代理模型进行优化；
22、稳健分析子单元，在设计参数容差波动情况下，分析确定性优化解是否满足设计要求，给出可靠度指标；
23、稳健优化子单元，在根据所述确定性优化子单元的确定的设计参数进而给出对应稳健优化结果和可靠度指标。
24、本专利技术之二的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化方法，包括：
25、步骤s1，设定多组参数值；
26、步骤s2，对设定的多组参数值进行有限元计算和结果提取，并以文件格式输出结果；
27、步骤s3，构建多种代理模型，并对每种代理模型进行优化；
28、步骤s4，选择通过代理模型算法根据输出结果确定输入参数与输出结果之间的量化关系，合理选取实验点及迭代策略，获得较高精度的经验公式，并得到三维曲面图。
29、优选的，所述步骤s1包括：
30、步骤s11，根据提取发动机模型技术方案确定当前方案的设计变量和初始值信息；
31、步骤s12，确定抽样算法、参数的数量以及参数的范围；
32、步骤s13，在确定抽样方法确定的基础上，输入参数确定输出数据的维度、个数以及参数范围的分布，以确定各组参数值；
33、所述步骤s2包括：
34、步骤s21，对确定的各组参数值载入apdl对应关键字位置；
35、步骤s22，调用有限元软件进行建模分析计算；
36、步骤s23，以文件格式输出结果。
37、优选的，所述步骤s3包括：
38、步骤s31，根据用户需求完成优化算法配置、选定需要优化的设计参数、目标函数和约束条件对代理模型进行优化；
39、步骤s32，在设计参数容差波动情况下，分析确定性优化解是否满足设计要求，给出可靠度指标；
40、步骤s33，在根据确定的设计参数进而给出对应稳健优化结果和可靠度指标，最终给出优化代理模型的最优解；
41、所述步骤s4包括：
42、步骤s41，根据用户需求，选取对应优化后的代理模型；
43、步骤s42，根据选取的代理模型的类型输入相应的参数；
44、步骤s43，通过输入参数和选择的对应优化后的代理模型，选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，所述试验设计模块包括：
3.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，所述发动机模块中，提供的环境配置包括：设置软件路径、项目名称以及输出文件格式。
5.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，所述代理模型模块包括：
6.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，所述优化设计模块包括：
7.一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
9.根据权利要求8所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化方法，其特征在于，所
...【技术特征摘要】
1.一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，所述试验设计模块包括：
3.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种小型涡轮发动机动力学性能稳健设计优化系统，其特征在于，所述发动机模块中，提供的环境配置包括：设置软件路径、项目名称以及输出文件格式。
5.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽宇，王力国，管晓乐，李亮，韩学敏，李梓涵，柴希远，徐讯，王欣伟，杨阳，夏楚滢，王清北，张帆，
申请(专利权)人：航天科工空天动力研究院苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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