[发明专利]一种用于微型发动机燃烧室出口截面总温测点布置方法

说明书

本发明涉及航空发动机气动测量领域，公开了一种用于微型发动机燃烧室出口截面总温测点布置方法，本发明通过发动机燃烧室出口截面温度场仿真、截面等分样本选择、基于截面总温分布仿真结果进行初始聚类并确定聚类中心、计算样本点到聚类中心的距离并根据最短距离修正聚类、循环修正聚类直至达到聚类结果获取最终k类中心点、选最终k个聚类中心点为试验测点，测得的温度数据最后采用样本数加权方法求得截面平均总温。本发明提出了一种具有针对性，适用于测点数较少的布局方法来指导微型发动机燃烧室出口截面总温测点布置，解决了因为微型发动机燃烧室出口截面面积小、流场不均匀，传统的等环面法不适用，同时样本数少导致该截面平均总温误差大的问题。

技术领域

本发明涉及航空发动机气动测量领域，具体是指一种用于微型发动机燃烧室出口截面总温测点布置方法。

背景技术

航空领域气动测试中，为了验证发动机设计指标及故障排查，需在发动机整机试验条件下的某一些特征截面进行多点测量，获取截面的气动参数。对于微型发动机，希望测点数尽可能多来反应真实流场情况，但由于结构尺寸和截面面积小，进行多点测量时会阻塞比大，对流场造成较大干扰，影响发动机性能，因此多采用单点或两点总温探针进行气动参数测量。微型发动机气动参数测量试验中，一方面燃烧室结构复杂，温度高，探针强度存在风险，另一方面燃烧室出口截面流场极为复杂，温度分布梯度大，在未开展燃烧室部件试验条件下，整机试验时很难找到单点或两点总温探针的最佳测点，导致少量的测量数据计算出的平均总温很难反映截面的真实情况。因而针对微型发动机燃烧室出口截面的不均匀流场，如何进行测点位置布局，使得测量数据能够更加接近测点区域的流场温度特性非常关键。

针对微型发动机的带蒸发管环形燃烧室，在以往的测量试验中，大多采用等环面法进行测点布置，该方法假定截面内各环面流速周向分布均匀，适用于大中型发动机多点测量。由于微型发动机燃烧室出口截面面积小，在通用探针尺寸和阻塞比的限制下，无法将该截面划分为足够多的等环面。且基于等环面求截面平均总温，直接采用算数平均法求得平均值，这往往需要更多的数据样本才能保证测量数据的准确性，而微型发动机受空间限制，径向多用单点或两点测量，周向不超过三点，得到的数据样本较少。因此，需要一种更具有针对性、测点数较少的测点布局方法，测得微型发动机燃烧室出口截面的平均总温。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提出了一种具有针对性，适用于测点数较少的布局方法来指导微型发动机燃烧室出口截面总温测点布置，解决了因为微型发动机燃烧室出口截面面积小、流场不均匀，传统的等环面法不适用，同时样本数少导致该截面平均总温误差大的问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于微型发动机燃烧室出口截面总温测点布置方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：发动机燃烧室出口截面温度场仿真；

步骤二：截面等分确定样本点获取样本温度仿真值；

步骤三：将样本分为k类，确定初始聚类中心；

步骤四：计算样本到聚类中心距离，进行最短距离聚类；

步骤五：计算新温度聚类中k类样本均值得到新的聚类中心；

步骤六：循环步骤四、步骤五直至连续两次得到同一聚类中心，最终k个聚类中心即为试验测点，依据样本数加权求平均总温。

作为一种优选的方式，步骤一中发动机燃烧室出口截面进行温度场仿真设置了周期性边界条件，边界条件包括进口边界条件、出口边界条件，进口边界条件包括速度进口、压力、湍流强度、水利直径、进气温度；出口边界条件包括压力出口、湍流强度、水利直径。