(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210848016.2 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 申请人 中国航发湖南动力机 械研究所 (72)发明人 张伟昊　刘宗旺　王宇凡　刘长青　 黄开明　 (74)专利代理 机构 四川省方圆智云知识产权代 理事务所(普通 合伙) 51368 专利代理师 王悦 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 宽工况动力涡轮多工作点优化方法 (57)摘要 本发明公开了宽工况动力涡轮多工作点优 化方法， 对每个单工作点的设计转速值， 利用带 约束的组合差分进化算法， 即对宽工况动力涡轮 的每个单工作点进行反问题优化设计计算并求 解涡轮优化设计所需的数学模型， 得到每个设计 转速值下的最优解， 所述最优解包括： 最佳流道 几何参数； 根据所述宽工况动力涡 轮的多工作点 的设计参数， 对 所述每个设计转速值下的最优解 对应的宽工况动力涡轮进行正问题计算， 得到不 同工作点的宽工况动力涡轮效率； 构造宽工况动 力涡轮综合性能评价指标模型， 计算得到宽工况 动力涡轮综合性能评价指标值， 即得到宽工况动 力涡轮的最佳性能值。 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 CN 115114750 A 2022.09.27 CN 115114750 A 1.宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 设定宽工况动力涡轮的多工作点的设计参数； 输入预设的优化转速范围和相应转速数量， 并进行预处理， 得到多个预处理后的设计 转速值， 即得到每 个单工作点的设计转速值； 建立涡轮优化设计所需的数 学模型； 对每个单工作点的设计转速值， 利用带约束的组合差分进化算法， 即对宽工况动力涡 轮的每个单工作点进 行反问题优化设计计算并求解涡轮优化设计所需的数学模型， 得到每 个设计转速值下的最优解， 所述 最优解包括： 最佳流道几何参数； 根据所述多工作点的设计参数， 对所述每个设计转速值下的最优解对应的宽工况动力 涡轮进行正问题计算， 得到不同工作点的宽 工况动力涡轮效率； 构造宽工况动力涡轮综合性 能评价指标模型， 计算得到宽工况动力涡轮综合性 能评价 指标值， 即得到 宽工况动力涡轮的最佳性能值。 2.根据权利要求1所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 所述涡轮多 工作点包括： 起飞工作点、 巡航工作点和高速飞行工作点。 3.根据权利要求1所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 所述涡轮的 多工作点的参数包括： 转速参数、 耗油量 参数、 轴功率 参数和工作时长参数。 4.根据权利要求1所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 所述宽工况 动力涡轮的最佳性能值对应设计转速下设计的宽工况动力涡轮， 即为综合性能最佳的宽工 况动力涡轮。 5.根据权利要求1所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 输入预设的 优化转速范围和相应转速数量， 并进 行均分处理， 得到多个均分处理后的设计转速值， 即得 到每个单工作点的设计转速值。 6.根据权利要求3所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 根据 所述宽 工况动力涡轮的多工作点的设计参数中的转速参数和轴功率参数， 对所述每个设计转速值 下的最优解对应的宽工况动力涡轮进 行一维正问题计算处理， 得到不同工作点的宽工况动 力涡轮效率。 7.根据权利要求1所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 所述构造宽 工况动力涡轮综合 性能评价指标模型， 具体为： 根据不同工作点的宽工况动力涡轮效率和宽工况动力涡轮的多工作点的设计参数， 构 造宽工况动力涡轮综合 性能评价指标模型。 8.根据权利要求1所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 把不同工作 点的宽工况动力涡轮效率和宽工况动力涡轮的多工作点的设计参数输入到宽工况动力涡 轮综合性能评价指标模型中， 计算得到 宽工况动力涡轮综合 性能评价指标值。 9.根据权利要求4所述的宽工况动力涡轮多工作点优化方法， 其特征在于， 所述综合性 能最佳的宽 工况动力涡轮为： 在宽广转速范围内均能相对高效稳定 工作的动力涡轮。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115114750 A 2宽工况动力涡轮多工作点 优化方法 技术领域 [0001]本发明属于涡轮领域， 具体涉及宽 工况动力涡轮多工作点优化方法。 背景技术 [0002]常规涡轴或涡桨发动机动力 涡轮多在设计点附近以基本恒定的转速工作， 只能在 很窄工况范围内保证其气动效率。 而高速直升机的任务特征对涡轴发动机动力涡轮的性能 和工况范围都提出了更高的要求， 需要动力涡轮长时间工作于多个差别较大 的转速工况， 这与现有常规动力涡轮有本质区别， 对动力涡轮设计技术提出了新的挑战， 需要动力涡轮 设计技术做出关键改进和革 新， 发展并形成专门的宽 工况动力涡轮设计技 术。 [0003]本发明主要解决宽工况动力 涡轮在一维通流设计时， 根据涡轮所提供的工况范围 得到综合 性能最佳涡轮一维参数。 发明内容 [0004]本发明所为了解决背景技术中存在的技术问题， 目的在于提供了宽工况动力涡轮 多工作点优化方法。 [0005]为了解决技 术问题， 本发明的技 术方案是： 设定宽工况动力涡轮的多工作点的设计参数； 输入预设的优化转速范围和相应转速数量， 并进行预处理， 得到多个预处理后的 设计转速值， 即得到每 个单工作点的设计转速值； 建立涡轮优化设计所需的数 学模型； 对每个单工作点的设计转速值， 利用带约束的组合差分进化算法， 即对宽工况动 力涡轮的每个单工作点进 行反问题优化设计计算并求解涡轮优化设计所需的数学模型， 得 到每个设计转速值下的最优解， 所述 最优解包括： 最佳流道几何参数； 根据所述宽工况动力 涡轮的多工作点的设计参数， 对所述每个设计转速值下的最 优解对应的宽 工况动力涡轮进行正问题计算， 得到不同工作点的宽 工况动力涡轮效率； 构造宽工况动力涡轮综合性能评价指标模型， 计算得到宽工况动力涡轮综合性能 评价指标值， 即得到 宽工况动力涡轮的最佳性能值。 [0006]进一步， 所述涡轮多工作点包括： 起飞工作点、 巡航工作点和高速飞行工作点。 [0007]进一步， 所述涡轮 的多工作点的参数包括： 转速参数、 耗油量参数、 轴功率参数和 工作时长参数。 [0008]进一步， 所述宽工况动力涡轮的最佳性能值对应设计转速下设计的宽工况动力 涡 轮， 即为综合 性能最佳的宽 工况动力涡轮。 [0009]进一步， 输入预设的优化转速范围和相应转速数量， 并进行均分处理， 得到多个均 分处理后的设计转速值， 即得到每 个单工作点的设计转速值。 [0010]进一步， 根据所述宽工况动力涡轮的多工作点的设计参数中的转速参数和轴功率 参数， 对所述每个设计转速值下的最优解对应的宽工况动力涡轮进行一维正问题计算处 理， 得到不同工作点的宽 工况动力涡轮效率。说　明　书 1/10 页 3 CN 115114750 A 3