[发明专利]一种空气动力发动机多参数耦合优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种空气动力发动机多参数耦合优化方法及系统，首先根据建立的输出扭矩方程两级膨胀气动机的数学模型建立仿真模型，按照单一因素分析法得到多个优化参数对气动机性能的影响曲线，并得到参数的最优值将其作为粒子群的初始解，然后再继续求解气动机多参数耦合优化模型，从而有效的优化空气动力发动机的各个参数，提高气动机的性能，有效解决了现有技术中仅能进行单一参数优化的问题。

技术领域

本发明涉及发动机参数优化技术领域，特别是涉及一种空气动力发动机多参数耦合优化方法及系统。

背景技术

现有的空气动力发动机的设计过程仅对某个气动参数进行优化，存在单一参数优化、耗气量大、效率较低等问题，造成气动设备续航里程短，输出扭矩小的情况，从而使应用受到限制。例如，无法在高瓦斯煤矿井下的有限空间和资源环境紧缺的环境下长期应用。

因此，必须采取有效的方法，优化空气动力发动机的设计参数，提高气动机的性能，增加气动装备有效的扭矩等性能，然而现有的技术中仅可针对单个参数进行优化，无法协调各个参数的优化效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气动力发动机多参数耦合优化方法及系统，解决现有技术中仅能进行单一参数优化的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种空气动力发动机多参数耦合优化方法，所述方法包括：

建立动力发动机的输出扭矩方程；

根据所述输出扭矩方程，以空气动力发动机输出的平均扭矩和耗气量为优化的目标，得出空气动力发动机多参数耦合优化模型；

利用单一因素分析法得到空气动力发动机性能优化参数的最优值；

将所述性能优化参数的最优值作为粒子群优化算法中粒子的初始位置值，利用粒子群优化算法求解所述空气动力发动机多参数耦合优化模型。

在一些实施例中，所述建立动力发动机的输出扭矩方程，具体包括：

对第一级气缸的活塞和曲轴进行受力分析，得到第一级气缸的输出扭矩；

对第二级气缸的活塞和曲轴进行受力分析，得到第二级气缸的输出扭矩；

根据所述第一级气缸的输出扭矩和所述第二级气缸的输出扭矩得到两级气缸的输出扭矩。

在一些实施例中，所述第一级气缸的输出扭矩为：

其中，M_P1为第一级气缸的输出扭矩，p₁为第一级气缸内的瞬时压力，p₀为大气压力，A_p为活塞顶面积，m₁为第一级气缸内气体瞬时质量，r为曲柄半径，w₁为第一级气缸的曲轴转动角速度，φ₁为第一级气缸曲轴转角，λ_s为连杆曲柄比，β₁为连杆与第一级气缸轴线夹角，S为活塞行程。

在一些实施例中，所述第二级气缸的输出扭矩为：

其中，M_P2为第二级气缸的输出扭矩，p₂为第二级气缸内的瞬时压力，p₀为大气压力，A_p为活塞顶面积，m₂为第二级气缸内气体瞬时质量，r为曲柄半径，w₂为第二级气缸的曲轴转动角速度，φ₂为第二级气缸曲轴转角，λ_s为连杆曲柄比，β₂为连杆与第二级气缸轴线夹角，p为气缸内的瞬时压力，S为活塞行程。

在一些实施例中，所述两级气缸的输出扭矩为：