基于样条曲线的压气机特性内插算法研究

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1、第4l卷第l期2015年2月航空发动机Aeroen舀neV01．41No．1Feb．2015基于样条曲线的压气机特性内插算法研究党相懿u，杨文广-，蒋东翔1(1．清华大学热能工程系，北京100084；2．中航工业航空动力控制系统研究所，江苏无锡214063)摘要：针对压气机特性曲线中未知转速数据难以精确计算问题，提出了基于样条曲线的内插算法。在分析压气机性能曲线特点基础上，通过制作压比／效率一流量、流量一转速2组辅助线，并使用样条曲线对其进行拟合，基于拟合结果计算测试转速下的特性数据，进而完成了对某型压气机压

2、比／效率特性的内插计算。结果表明：基于样条曲线的内插算法比RBF神经网络算法准确性更高，并具有良好的工程应用价值。关键词：压气机；性能；样条曲线；内插算法；仿真计算；RBF网络；燃气轮机；热力学模型中图分类号：V235．11+3文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnk1．aeroen91ne．2015．01．004InterpoIationAIgorIthmofCompressorCharaCter．SticsBasedonSp1．neDANG)(iaIlg—yi，YANGwen—guang，JIA

3、NGDong一]dang(1．DepamnentofThe皿flalEn百neering，Tsi

4、19huaumVersity，Be巧ing100084，china，2．AvICAeroeng．meCon拓01InStin】te，w戚Jiangsu214063，ch如a)AbstraCt：Consideringtheunkno咖mtatingspeeddataofcompressorcharacteristicswerenoteasytocdculateaccurately，ainterpoIationalg

5、orithmbasedonsplinewaspresented．Thesplinecunreswereusedto6ttheau】(iliarylinesofcompressionmti砒mciencytomassnow卸dmassnowtomtatingspeedbasedonanalysisofthecompressorcharacteristics．1mecharacteristicsdatawerecalculatedattestspeedbasedonthespline—{ittingresults

6、．Theinterp01ationalgorithmofpressuremti0，emciencychamcteristicsofacompressorwerecompleted．TheresultsshowthatthealgoIithmismoreaccurate，andhasbetteren西neeringapplicationvaluethananalgorithmbasedonRBFnefwork．KeyWOrdS：compressor；pe—Iomance；sPline；interp01ation

7、algodthm；simulationcalculation；RBFnet’mrk；gasturbine；the订nodynamicmodel0引言作为燃气轮机的3大部件之一，压气机的特性对于仿真结果有显著影响。通过试验获取压气机特性费用高昂，且难以获得全部转速下的数据。因此，根据有限的试验数据获得压气机的未知特性数据具有重要意义。压气机特性具有很强的非线性特征，采用传统的线性插值方法难以获得理想的精度，因此许多学者研究压气机特

8、生计算的新算法，如神经网络方法【l-3l、模糊辨识方法[4】、滑动最小二乘法同等

9、。神经网络算法对于已知转速线的拟合效果很好，理论上可以达到与试验值无限逼近；但其拟合精度与泛化能力相矛盾，难以在获得良好拟合精度的同时达到良好的插值效果嗡。模糊辨识方法对于压气机特性的拟合精度比神经网络的稍差，并且能否用于未知转速数据的插值计算，以及精度如何等问题还需进一步研究。而滑动最小二乘法算法复杂，计算量较大。样条曲线作为1种非线性方法，其原理简单，计算速度陕，且拟合结果能够完全保留样本数据。本文基于样条曲线的特点，构造了压气机特性图的辅助线并对其拟合、插值，进而完成特性曲线的计算。1压气机特性的内插计

10、算典型的压气机特f生曲线如图1所示。它包括压比特性曲线和效率特

11、生曲线2部分，图中数据为相对值同。收稿日期：2014一03一13基金项目：国家自然科学基金(60979014)资助作者简介：党相懿(1990)，男，在读硕士研究生，研究方向为燃气轮机，航空发动机故障诊断；E—mail：daJl野iangyill0@sina-com。弓＼甩挺式：党相懿，杨文广，蒋东翔．基于样条断线的压气机特性内插算法研究