文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
基于神经网络与遗传算法的压气机叶片气动优化设计研究
姓名:陈立海
申请学位级别:硕士
专业:航空宇航推进理论与工程
指导教师:杨青真
20070301
摘要压气机是航空发动机的核心部件,由于其设计技术面广,研制难度大,一直是航空发动机研制中的瓶颈技术。为了提高航空发动机的总体性能,压气机性能的提高至关重要。叶片作为压气机组成的基本单元,其几何形状及其对应的气动性能对压气机的整体性能起着非常关键的作用,其气动设计理论与设计方法的研究,一直以来是国内外叶轮机械气动热力学领域关注的重点。压气机叶片设计是整个压气机设计中的关键环节,本文以提高压气机的气动性能为目的,对压气机叶片进行气动优化设计研究。本文将非数值全局优化算法—遗传算法,引入叶片气动优化设计领域,并在基本遗传算法的基础上,引入最优保存策略模型、小生境进化模型、伪并行多种群进化模型,通过函数试验,分析比较了各改进模型的优化性能,证明了伪并行多种群进化遗传算法模型具有良好的收敛速度和全局寻优能力,并将其确定为本文的核心算法。由于叶片的内流场计算耗时多,而且确定叶片形状的设计变量多,这些都制约着遗传算法在压气机叶片自动优化设计中的应用。而且叶片优化的目标是获得良好的气动性能,而气动性能的优劣是一种模糊设计意图,这给优化设计模型的建立带来了障碍。本文采用人工神经网络方法,利用其“先训练,再学习”的模糊问题处理模式,结合成熟的流场计算程序,在遗传算法适应度评价环节引入神经网络回归操作,建立压气机叶片气动优化设计模型,利用神经网络的快速映射能力来提高系统的优化效率。在以上研究的基础上,本文结合基于非均匀醯囊缎筒问椒ā⒁传算法、神经网络技术,“匠糖蠼饧际酢⒔峁雇裆杉际酰立了通用的、可扩展的轴流式压气机叶片气动优化设计系统,并以某型可控扩散叶型为参考叶型,进行二维叶型的正问题气动优化设计,进而完成了优化系优化参数化方法网格流场计算统的测试。【关键词】压气机叶型遗传算法神经网络优化系统西北工业大学硕士学位论文
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指导教师签名:否磁硼年:;月侈日伥年西北工业大学学位论文原创性声明或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,不包含本人或其他已申请学位西北工业大学业学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名:年月秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。日
第一章绪论§引言航空发动机韵录虺品⒍作为飞机的心脏,在飞机的设计过程中占有很重要的地位【俊O执娇展ひ档母咚俜⒄梗约胺⒍谘埠降嫉械墓率、大流量、低油耗和宽稳定工作范围。作为现代发动机核心部件之一的轴流压气机,其设计需要满足下列要求:较少的级数、高压比、高流通能力和低损失【。要实现上述目的,从气动设计方面考虑,就必须提高压气机单级的做功能力和压比。因此,相应地应该提高压气机的来流轴向速度和切向速度W的旋转速度5贝冉母咝阅苤崃餮蛊凹讣段抟焕馍杓瞥沙艏痘蚩音级。在影响压气机性能的各项因素中,压气机叶片的几何形状及其对应的气动性能对压气机的整体性能起着非常关键的作用,所以设计出好的压气机叶片超音速流动的出现,伴随着激波的产生,激波/附面层的相互作用,引起流动损失的急剧增加,效率的骤然下降。有统计数据表明,压气机的效率提高一个百分点,可使压气机的耗油率下降一个百分点。从结构重量来说,叶片的重量减少耍蛊闹亓考跚~耍⒍亓考跚醠千克,飞机的重量减轻~千克【。因此,压气机