基于微分进化算法的航空发动机模型修正

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1、第42卷第1期2016年2月航空发动机AeroengineV01．42No．1Feb．2016基于微分进化算法的航空发动机模型修正朱正琛，李秋红，王元，潘鹏飞(南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室，南京210016)摘要：为了提高航空发动机性能仿真模型精度，采用微分进化算法对发动机部件特性进行修正。对微分进化算法进行改进，提出折线式交叉变量变化方式，提高了算法的寻优能力。提出交步长牛顿一拉夫逊迭代算法，基于平衡方程残差范数变化趋势，改变牛顿一拉夫逊算法迭代计算步长，提高了模型的收敛性和收

2、敛速度。在设计点，对各部件特性、引气系数、总压恢复系数进行修正，使修正后的模型输出与试验数据相匹配。仿真结果表明：改进后的牛顿一拉夫逊迭代算法收敛性更强、计算速度更快，修正后的各输出参数的最大建模误差减小到1．3762％，满足建模误差需求。关键词：微分进化算法；牛顿一拉夫逊迭代算法；部件特性修正；折线式交叉变量；性能仿真模型；航空发动机中图分类号：V233．7文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．01．011CorrectionofAeroengi

3、neModelBased013DifferentialEvolutionAlgorithmZHUZheng—chen，LIQiu—hong，WANGYuan，PanPeng—fei(JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystems，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Inordertoenhancetheaccuracyofthe

4、model，DifferentialEvolution(DE)algorithmwasusedtomodifythecomponentcharacteristicsofallaeroengine．DEalgorithmwasimproved，thebrokenlinestyleacross—variablewasputforward，theoptimizationabilityofthealgorithmwasincreased．Avariablestep-sizeNewton-Raphsoni

5、terationalgorithmwasproposedbasedonthevariationtendencyoftheresidueerrorsnorrnofthebdanceequations，whichcouldadjuststep-sizeofNewton—Raphsonresultinginimprovingtheconvergentabilityandconvergentspeedofthemodel．Atthedesignpoint，thecharacteristicscorrec

6、tioncoefficientsofcomponents，air—entrainingcorrectioncoefficientsandpressurerecoverycorrectioncoefficientswereoptimizedtoachievehighmatchingaccuracyofenginemodeloutputstotestdata．Thesimulationresultsshowthatthemodelbasedonvariablestep—sizeNewton—Raph

7、sonmethodcouldachievebeuerconvergentperformancewithlesstime．Aftercorrectionofaeroenginemodel，themaximumerrorwasreducedto1．3762％，whichsatisfiedthemodelingrequirement．Keywords：DifferentialEvolution(DE)algorithm；Newton-Raphsonmethod；componentscharacteri

8、sticsmodification；across—variableinbrokenlinestyle；performancesimulationmodel；aeroengine0引言计算机仿真技术既能够大幅度缩减航空发动机试车所需的时间和成本，避免试车时的不安全因素，又能够完全获得各截面的参数，所以建立精确的发动机性能仿真模型有重要意义。但由于加工误差及使用过程中产生的性能蜕化等原因，所建立的仿真模型与实际发动机之间存在一定差异。为了使发动机模型输出参数更加精确，需要对发动机部件特性进行修正。模