[发明专利]航空发动机多通道高温计安装角度及位置的优化方法

说明书

航空发动机多通道高温计安装角度及位置的优化方法，通过合理抽象评价指标，在设备投入使用前预先获得最佳安装角度及位置，可最大限度保证多通道高温计可靠、有效运行，包括以下步骤：步骤1，确定n通道高温计安装位置参数，n为大于1的整数，所述位置参数包括探头角度a、前后位移b和左右位移c；步骤2，构建包括n通道高温计及其安装位置参数的被测涡轮叶片几何模型，并进行射线追踪；步骤3，确定评价指标，并利用射线追踪结果计算评价指标；步骤4，采用一种或几种综合评价方法进行评价得到最终得分；步骤5，将得分作为优化目标，采用一种或几种优化算法优化得到使得分最大的位置参数。

技术领域

本发明属于涡轮叶片辐射测温技术领域，特别涉及一种航空发动机多通道高温计安装角度及位置的优化方法。

背景技术

基于辐射测温原理的高温计，由于测温范围大、精度高，被广泛应用于航空航天领域。该领域最重要的一项应用场景则是测量涡轮叶片表面温度，进而实现对其健康状态的实时监测与预防失效。涡轮叶片附近空间狭小，叶片之间排列紧凑，可供测量器件安装或取样的空间十分有限；另一方面，辐射角度是影响高温计的测温精度的一个重要因素，不仅关系到高温计能接收到的辐射能量大小，还关系到高温计测温靶点的分辨力。一个合适的安装角度及位置能大大减小辐射角度带来的测温误差。因此对于高温计安装角度及位置的优化选择至关重要。

发明内容

本发明提供一种航空发动机多通道高温计安装角度及位置的优化方法，特别适用于工业应用中确定高温计安装角度及位置以达到最佳使用效果。

本发明的技术解决方案如下：

航空发动机多通道高温计安装角度及位置的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定n通道高温计安装位置参数，n为大于1的整数，所述位置参数包括探头角度a、前后位移b和左右位移c；

步骤2，构建包括n通道高温计及其安装位置参数的被测涡轮叶片几何模型，并进行射线追踪；

步骤3，确定评价指标，并利用射线追踪结果计算评价指标；

步骤4，采用一种或几种综合评价方法进行评价得到最终得分；

步骤5，将得分作为优化目标，采用一种或几种优化算法优化得到使得分最大的位置参数。

所述步骤2中被测涡轮叶片几何模型包括至少两个导叶和至少一个动叶，其中两个导叶之间角度为所述高温计位于两个导叶之间，两个导叶分别为导叶和相邻导叶，所述动叶为被测动叶；所述射线追踪过程由高温计释放射线，射线传输至所述被测动叶被冻结，所述被测动叶在涡轮圆周方向以间隔角度γ旋转。

所述步骤3中包括对几何光学物理场的如下配置：修改几何光学设置区域“最大二次射线数”为0；修改几何光学节点下射线属性设置区域“真空波长”为对应波长值；添加“壁”属性，边界选择为所有边界，“壁条件”设置为冻结；添加“射线探测器属性”，边界选择为被测叶片表面；添加“从边界释放”属性，边界选择为射线发射面，初始位置选择“基于网格”，并勾选“指定切矢和法矢分量”，修改为实际需要的射线发射方向的方向矢量；根据实际情况添加“镜面反射”属性，边界选择为反射面。

所述步骤3中评价指标包括角度因子A、总体方差B、工作距离C、导叶距离D、和分辨误差E；单个角度因子定义为其中θ为单个射线的入射角度，则所述角度因子其中m取正整数，角度因子A越小评价得分越高；所述总体方差B越小评价得分越高；所述工作距离C越接近设计工作距离评价得分越高；所述导叶距离D指高温计与其中一个导叶之间的距离，高温计位置越靠近两导叶中间评价得分越高；所述分辨误差E表示为其中S_r为测温靶点实际分辨面积，S_d为设计的测温靶点分辨面积，分辨误差E越小评价得分越高。

所述步骤4中评价方法采用层次分析法、模糊评价法、秩和比法、综合分析法和/或Topsis法。