[发明专利]一种基于FFD方法的隔离段的优化设计方法及系统

权利要求书

1.一种基于FFD方法的隔离段的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基于进气道出口与燃烧室入口的形状，并利用CFD循环仿真进行第一次气动性能优化，得到初始隔离段的离散点；

步骤2，将初始隔离段的离散点由全局坐标系转换至局部坐标系，并基于隔离段的总体尺寸在局部坐标系中划分出一个完全包络完隔离段的长方体，并在该长方体上选取若干均匀分布的控制点，形成控制点格栅；

步骤3，以控制点格栅中各控制点的局部坐标为变量，隔离段的总压恢复系数为优化目标，利用全局寻优算法进行第二次气动性能优化，获得最佳气动性能的隔离段离散点，并进一步得到最佳气动性能的隔离段表面网格；

步骤4，将最佳气动性能的隔离段表面网格导入CATIA软件截取不同几何位置处的轮廓线，并将轮廓线依次按照顺序进行放样生成光滑曲面生成三维实体，得到隔离段的最终构型。

2.根据权利要求1所述基于FFD方法的隔离段的优化设计方法，其特征在于，步骤1具体包括：

步骤1.1，提取进气道出口与燃烧室入口的形状，并进行数值离散，得到表示隔离段入口与出口形状的离散点坐标；

步骤1.2，基于隔离段入口与出口的离散点坐标，利用几何融合方法得到隔离段各沿程截面的离散点的初始坐标，并基于各沿程截面的离散点的初始坐标积分得到各沿程截面的面积初始值；

步骤1.3，构建具有至少一个控制参数的隔离段沿程截面面积变化模型，并基于隔离段沿程截面面积变化模型得到各沿程截面的面积设计值；

步骤1.4，基于各沿程截面的面积初始值与面积设计值得到各沿程截面的缩放因子，并基于各沿程截面的缩放因子以及离散点的初始坐标得到各沿程截面的离散点的最终坐标，即得到隔离段整体的离散点；

步骤1.5，将隔离段整体的离散点以STL格式进行表达后导入网格划分软件并进行CFD循环仿真，以隔离段的总压恢复系数为优化目标，利用优化算法改变控制参数的取值直至仿真优化目标达到收敛，即得到初始隔离段的离散点。

3.根据权利要求2所述基于FFD方法的隔离段的优化设计方法，其特征在于，步骤1.2中，所述利用几何融合方法得到隔离段各沿程截面的离散点的初始坐标，具体为：

对于隔离段的第i个沿程截面，其沿程坐标为x(i)，即第i个沿程截面中每个离散点的x轴坐标均为x(i)，与之对应的y轴坐标、z轴坐标即为：

y(i,j)＝(1-k_i)·y_in(j)+k_i·y_in(j)

z(i,j)＝(1-k_i)·z_in(j)+k_i·z_in(j)

式中，y(i,j)为第i个沿程截面中第j个离散点的y轴坐标，z(i,j)为第i个沿程截面中第j个离散点的z轴坐标，k_i为第i个沿程截面的融合系数，y_in(j)为进气道出口截面中第j个离散点的y轴坐标，z_in(j)为进气道出口截面中第j个离散点的z轴坐标，x_in为进气道出口截面的x轴坐标，x_out燃烧室入口截面的x轴坐标；

即得到第i个沿程截面中第j个离散点的初始坐标为：(x(i)，y(i,j)，z(i,j))。

4.根据权利要求3所述基于FFD方法的隔离段的优化设计方法，其特征在于，步骤1.3中，所述隔离段沿程截面面积变化模型具体为：

式中，A_i表示第i个沿程截面的面积设计值，A_in表示进气道出口截面的面积，A_out表示燃烧室入口截面的面积，n表示用来描述隔离段外形的沿程截面的总数，a、b为控制参数。