本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片冷卻，尤其涉及一種針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、提高渦輪前進(jìn)口溫度是提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力等性能最主要的手段，但同時(shí)也對(duì)渦輪葉片的熱防護(hù)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。氣膜冷卻是一種極其有效的冷卻技術(shù)，將低溫氣流通過離散的孔或槽縫排出，在葉片外表面形成氣膜以隔離高溫燃?xì)馀c葉片之間的直接換熱，從而降低葉片熱負(fù)荷，目前已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外諸多型號(hào)的渦輪葉片。目前渦輪葉片氣膜冷效分布的評(píng)估主要依賴三維數(shù)值仿真方法，存在計(jì)算周期較長的問題，進(jìn)而導(dǎo)致渦輪葉片設(shè)計(jì)效率較低。因此，亟需發(fā)展一種快速準(zhǔn)確的氣膜冷效分布預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，包括：

3、基于數(shù)值仿真方法構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，構(gòu)建單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與多排氣膜冷效疊加原理修正系數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練；

4、將目標(biāo)參數(shù)分別輸入至訓(xùn)練后的單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多排氣膜冷效疊加原理修正系數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲得單排氣膜冷效分布和標(biāo)準(zhǔn)疊加原理偏移量；

5、基于單排氣膜冷效分布和標(biāo)準(zhǔn)疊加原理偏移量獲得多排氣膜冷效分布。

6、可選的，所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包括單排氣膜冷效訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和多排氣膜冷效訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

7、可選的，所述單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)式如下：

8、

9、式中，為單排氣膜冷效，tu為湍流度，dr為密度比，m為吹風(fēng)比；氣膜孔α為入射角，l/df為長徑比；x/df為無量綱流向坐標(biāo)點(diǎn)，y/df為不同流向坐標(biāo)處的橫向無量綱坐標(biāo)向量。

10、可選的，通過所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對(duì)單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的過程包括：

11、選取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的單排氣膜冷效訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，將正態(tài)分布約束引入損失函數(shù)，基于單排氣膜冷效訓(xùn)練數(shù)據(jù)集與所述損失函數(shù)對(duì)單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

12、可選的，所述損失函數(shù)包括兩項(xiàng)構(gòu)成，一項(xiàng)為在當(dāng)前流向距離上所有橫向分布絕熱冷效預(yù)測(cè)值與標(biāo)簽值的均方差；另一項(xiàng)為在當(dāng)前流向距離上的橫向冷效分布預(yù)測(cè)值與預(yù)處理訓(xùn)練數(shù)據(jù)擬合得到的正態(tài)分布分布標(biāo)簽值之間的均方差。

13、可選的，所述多排氣膜冷效疊加原理修正系數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將單排氣膜單獨(dú)存在時(shí)的氣膜冷效作為輸入，標(biāo)準(zhǔn)疊加原理的偏移量作為輸出。

14、可選的，多排氣膜冷效訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包括仿真得到的多排氣膜絕熱冷效分布和標(biāo)準(zhǔn)疊加原理計(jì)算得到的雙排氣膜絕熱冷效分布之間的差值。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

16、本發(fā)明通過采用全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從工況參數(shù)和幾何參數(shù)到氣膜冷效分布的快速預(yù)測(cè)；并且，在常規(guī)全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入正態(tài)分布約束單排氣膜冷效在橫向的分布，從而提升單排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)精度；基于單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過修正標(biāo)準(zhǔn)疊加原理計(jì)算最終實(shí)現(xiàn)多排氣膜冷效分布的快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

技術(shù)特征：

1.一種針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種針對(duì)渦輪葉片多排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)方法，包括：基于數(shù)值仿真方法構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，構(gòu)建單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與多排氣膜冷效疊加原理修正系數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練；將目標(biāo)參數(shù)分別輸入至訓(xùn)練后的單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多排氣膜冷效疊加原理修正系數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲得單排氣膜冷效分布和標(biāo)準(zhǔn)疊加原理偏移量；基于單排氣膜冷效分布和標(biāo)準(zhǔn)疊加原理偏移量獲得多排氣膜冷效分布。本發(fā)明在常規(guī)全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入正態(tài)分布約束單排氣膜冷效在橫向的分布，從而提升單排氣膜冷效分布的預(yù)測(cè)精度；基于單排氣膜冷效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過修正標(biāo)準(zhǔn)疊加原理計(jì)算最終實(shí)現(xiàn)多排氣膜冷效分布的快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：李地科,陶凱航,邱璐,朱劍琴,陶智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天目山實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6