[发明专利]针对失谐叶轮抗扰动的优化方法及系统

权利要求书

1.一种针对失谐叶轮抗扰动的优化方法，其特征在于，包括：

有限元模型构建步骤：对叶轮进行失谐特性识别，构建对应的有限元模型；

模型缩减步骤：将构建的有限元模型缩减至叶轮的叶片数量自由度或者叶片数量倍数的自由度；

优化模型步骤：对缩减后的模型建立优化模型，目标函数为叶轮所有扇区指定频率范围内所有结点的最大振动幅值；

敏感度分析步骤：对目标函数进行敏感度分析，以进行优化；

所述模型缩减步骤通过简阶方法缩减有限元模型的自由度，得到简阶模型；

所述简阶方法包括：

对于谐调叶轮，整体模态等于扇区模态和傅里叶矩阵的狄利克里积：

式中：φ为整体模态；

φ_s为扇区模态；

E为傅里叶矩阵：

同样模态空间下的失谐和激励力同样可以表示成扇区失谐和扇区力的组合；

式中：e_eo为激励力的引擎阶次；

ΔM_s为扇区失谐；

δ_M为质量失谐系数；

F_s为扇区激励力；

H表示赫米特变换；

F为整体激励力；

将模态空间下失谐叶轮动力学方程简化为以下模型，

式中：M_t、C_t、K_t分别为谐调叶轮的质量、阻尼、刚度；

ΔM、ΔC、ΔK分别为质量、阻尼、刚度的失谐量；

ω为激励频率；

I、Λ分别为谐调叶轮的模态质量、模态阻尼、模态刚度；

Z₀为谐调部分；

ΔZ为失谐部分；

q为模态系数；

x为叶片受迫响应；

所述优化模型为：

式中：C₁、C₂是给定的失谐系数的上下界限，N为叶片的数量。

2.根据权利要求1所述的针对失谐叶轮抗扰动的优化方法，其特征在于，所述敏感度分析步骤将目标函数中不可导的幅值函数替换为一个可导近似函数，进行基于梯度的优化方法。