[发明专利]一种单目标对进气系统特征参数敏感性评价方法

说明书

本发明提供一种单目标对进气系统特征参数敏感性评价方法，包含如下步骤：1)发动机一维性能仿真模型的建立和修正；2)进气系统参数特征参数的提取和设置；3)特征参数的DOE设计；4)仿真模型的运行设置和迭代计算；5)回归计算确定关于特征参数的性能目标函数；6)根据目标函数的影响度因子确定特征参数的敏感性。本发明具有的优点和积极效果是：可以快速而合理地确定某单一性能目标对进气系统特征参数的敏感性，针对敏感性较高的特征参数进行优化，可以更好地指导进气系统的结构设计，有效提高研制效率，缩短研制周期，节约研制成本。

技术领域

本发明属于内燃机设计技术领域，尤其是涉及一种单目标对进气系统特征参数敏感性评价方法。

背景技术

进气系统是发动机的主要系统，进气管路结构参数的变化会影响其自身的流动特性，进而影响进气系统与整机的性能匹配效果。因此，合理的进气系统特征参数成为发动机总体性能表现的关键因素，尤其对于增压发动机而言，进气系统结构参数的确定和优化更是设计工作的重点。

增压发动机进气系统所包含的结构参数较多，使得进气系统的结构设计工作变得十分繁杂。然而，进气系统各个特征参数对整机性能的影响程度不尽相同。有些参数的改变几乎不会影响总体性能，在设计中完全可以忽略，而有些参数却会极大地影响整机性能，应该作为进气系统结构设计的关键参数。

为此，提出了一种单目标对进气系统特征参数敏感性评价方法，通过该方法可以确定影响整机性能的关键参数，通过对关键参数的调整即可实现总体性能优化的目的，进而缩短设计周期，提高设计效率，降低设计成本，更好地指导进气系统的结构设计。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种单目标对进气系统特征参数敏感性评价方法，能够在发动机进气系统的设计阶段对特征参数的敏感性做出评价，可以更好地指导进气系统的结构设计及与整机的性能匹配。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种单目标对进气系统特征参数敏感性评价方法，包含如下步骤：

1)发动机一维性能仿真模型的建立和修正；

2)进气系统特征参数的提取和设置；

3)特征参数的DOE设计；

4)仿真模型的运行设置和迭代计算；

5)通过回归计算确定关于特征参数的性能目标函数；

6)根据性能目标函数的影响度因子确定特征参数的敏感性。

步骤1)中所述的发动机一维性能仿真模型的建立和修正为建立发动机各个组成部分的模型，包括环境模型、增压器模型、中冷器模型、进气系统模型、排气系统模型、气缸模型、喷油器模型、曲轴箱模型、燃烧模型、传热模型、摩擦模型等，之后再根据试验数据对仿真模型进行修正，包括对功率、扭矩、有效燃油消耗率、空气流量、缸内压力的计算值与试验值的校核，二者偏差控制在5％以内。

步骤2)中所述的进气系统参数特征参数的提取和设置，提取的特征参数包括进气节流阀开度、压气机与中冷器连接管的直径、压气机与中冷器连接管的长度、中冷器与稳压腔连接管的直径、中冷器与稳压腔连接管的长度、稳压腔的当量直径、进气歧管的直径共7个特征参数，之后对每个参数设置基准值X₀、最小值Min(X_i)、最大值Max(X_i)和步长Δ。

步骤3)中所述的特征参数的DOE设计，采用Latin Hypercube方法对特征参数进行试验设计，得到不同特征参数组合的数据。

步骤4)中所述的模型的运行设置包括对仿真时间的控制、求解格式、壁温、摩擦流动求解控制、收敛控制和输出参数的控制，之后对模型进行运行计算。