[发明专利]基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案

权利要求书

1.基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：首先给出了圆截面超燃燃烧室的初始构型，其初始构型包括燃烧室等直隔离段(1)、燃烧室支板(2)、燃烧室扩张段(3)，其特征在于：主燃烧室包括燃烧室隔离段进口(4)、燃烧室隔离段出口(5)、燃烧室扩张段出口(6)；燃烧室隔离段(1)为等直圆柱体设计，总长度初始值为1400mm，直径为恒定值250mm；隔离段出口(5)前端位于隔离段(1)内沿周向对称夹角120°均匀分布三个燃烧室支板(2)，三支板构型使得空气能与燃油混合更加充分，燃烧流场更加均匀。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：所述的燃烧室支板(2)在每个支板的侧面尾端正中心设置有左右各一的喷油孔(11)，这样的喷油位置设计使得燃烧集中在主燃烧室几何中心的大部分区域而非仅仅集中在主燃烧室壁面处，从而降低了主燃烧室壁面热载荷，提高了燃烧室空间利用率以及燃烧效率；燃烧室支板(2)的构型在支板迎风面(7)采用向后倾斜17°的结构设计，这样能够有效降低支板迎风面(7)所遇到的迎风阻力，提高主燃烧室总压恢复系数；燃烧室支板背风端(8)采用较宽的台阶式构型，目的是使空气和航空煤油在支板背风端(8)能够良好混合，形成稳定的回流区，提高空气与燃油的掺混效率，从而提高燃烧稳定性以及燃烧效率。

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：燃烧室扩张段(3)和燃烧室隔离段(1)相连，燃烧室扩张段(3)为扩张角1.5°左右的圆台，扩张流道的设计有效避免了热拥塞，降低了燃烧的不稳定性，燃烧室支板背风端(8)位于燃烧室隔离段出口(5)前端并距离燃烧室隔离段出口(5)40mm。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：不包含支板结构(2)的燃烧室构型，称之为外燃烧室；那么其设计参数仅包含隔离段长度Liso、扩张段长度Le、扩张段扩张角θe；针对外燃烧室的多目标优化，首先给出这三个设计参数的变化区间，在区间内针对每个参数分别基于均匀实验方案U8(84)取8个离散数据，然后组成8组外燃烧室设计参数。

5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：由上述给出的均匀实验设计结果，以及给定的燃烧室进口参数，利用超燃燃烧室一维计算程序得到8组初步的外燃烧室性能参数，包括燃烧效率，总压恢复系数，燃烧室壁面热流，然后得到燃烧室设计参数(隔离段长度，扩张段长度，扩张角)和燃烧室性能参数(总压恢复系数，燃烧效率，壁面热流)的二阶响应面曲线(RSM)，以给定的燃烧室性能指标为目标函数，带入自编的基于NSGA-Ⅱ算法的燃烧室多目标优化程序中，可以得到多组外燃烧室pareto最优解。

6.根据权利要求5所述的基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：由上述给出的多组外燃烧室pareto最优解，选出2组最满足给定的燃烧室性能指标的外燃烧室构型方案，得到超燃燃烧室外燃烧室初步优化结果。

7.根据权利要求6所述的基于遗传算法的圆形超燃燃烧室多目标优化设计方案，其特征在于：由上述给出的超燃燃烧室外燃烧室初步优化结果，开展针对加装支板(总燃烧室)总压恢复系数、燃烧效率、壁面热流的三目标优化，以权利要求1中所述的的初始支板为基准，并给出支板参数包括支板扩张角θs、支板长度Lsl的变化范围，确定了支板的均匀实验方案U8(84)。