[发明专利]基于壁面压力梯度特征的S形进气道的优化设计方法

权利要求书

1.一种基于壁面压力梯度特征的S形进气道的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：构建S形进气道的二维结构模型，包括：

步骤S11：构建进气道的下壁面型线模型；和

步骤S12：构建进气道的上壁面型线模型；

步骤S2：确定进气道的与进气气流方向垂直的各截面的几何形状，构建进气道的三维结构模型；以及

步骤S3：通过优化算法获得上述三维结构模型中的主控参数值，以实现对S形进气道的优化设计。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

将进气道沿进气气流方向分成前、后半程，将前、后半程的下壁面型线(M₁-M_c-M₂)、上壁面型线(N₁-N_c-N₂)和截面上、下半区的中心分界线(O₁-O_c-O₂)分别用四次多项式进行表示，具体表达式如下：

式中，z为垂直于进气气流的方向，段表示从进气道进口到分段点的前半程，段表示从进气道分段点到出口的后半程，a₀至a₄、b₀至b₄为多项式的待定系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在步骤S11中，引入负荷系数作为约束条件使下壁面型线模型的方程组封闭，负荷系数的定义式如下：

式中，β₁、β₂分别是进气道内壁面前、后半程的气流转角的大小；分别为进气道内壁面型线在进口、出口和分段点处的z向坐标。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在步骤S12中，引入扩压分配系数(Ω)作为约束条件使上壁面型线模型的方程组封闭，扩压分配系数(Ω)的定义式如下：

式中，A_c表示分段点处截面的流道面积，A₁表示进口截面处的流道面积,h_c表示分段点处的流道高度，h₁表示进口截面处的流道高度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在步骤S2中，通过确定截面上、下半区的中心分界线(O₁-O_c-O₂)来确定进气道的与进气气流方向垂直的各截面的几何形状。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

在步骤S2中，引入面积分配系数作为约束条件使关于中心分界线的方程组封闭，面积分配系数的定义式如下：

式中，表示分段点处的自中心分界线至下壁面型线的高度；表示进口处的自中心分界线至下壁面型线的高度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述优化算法为遗传算法。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

将MATLAB、AutoGrid、Fine/Turbo和EURANUS软件与MIGA软件的功能串联，以实现S形进气道的优化设计方法。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在优化算法中，选取总压恢复系数(σ)作为优化目标函数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

选取负荷系数和扩压分配系数(Ω)作为优化变量。