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基于机器学习方法的压气机落后角与总压损失预测代理模型

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航空动力学报 2023年第7期38卷 1675-1690页

作者：马博文巫骁雄于洋重庆交通大学航空学院重庆404100

为了提高压气机特性预测的精度,基于机器学习方法构建预测落后角与总压损失的代理模型。以一台两级压气机为研究对象,基于多个转速工况下的流场实验数据和叶片几何参数建立了基元叶型数据库。通过灵敏度分析方法筛选出对落后角和总压损... 详细信息

为了提高压气机特性预测的精度,基于机器学习方法构建预测落后角与总压损失的代理模型。以一台两级压气机为研究对象,基于多个转速工况下的流场实验数据和叶片几何参数建立了基元叶型数据库。通过灵敏度分析方法筛选出对落后角和总压损失影响最大的输入参数,分别采用高斯过程回归和人工神经网络两种机器学习算法建立落后角与总压损失模型,并引入贝叶斯优化算法搜索最佳模型超参数。对于人工神经网络面临的优化问题和泛化问题,调整模型学习率和修正参数梯度以加速收敛,同时采用正则化方法增强模型泛化能力。模型训练过程采用交叉验证策略以降低过拟合风险,并将优化后的代理模型整合到通流程序中对压气机进行特性预测验证。对比表明,低转速工况代理模型的压比特性预测误差显著低于经验模型,其中人工神经网络建模改善最明显,相比经验模型预测误差降低了0.1。通过代理模型横向对比,基于人工神经网络建立的代理模型比基于高斯过程的代理模型预测精度更高且鲁棒性更强。

关键词：落后角损失模型代理模型机器学习人工神经网络

基于机器学习方法的压气机落后角与损失预测代理模型

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航空动力学报 2023年

作者：马博文巫骁雄于洋重庆交通大学航空学院

为了提高压气机特性预测的精度，基于机器学习方法构建预测落后角与损失的代理模型。以一台两级压气机为研究对象，基于多个转速工况下的流场实验数据和叶片几何参数建立了基元叶型数据库。通过灵敏度分析方法筛选出对落后角和总压损失... 详细信息

为了提高压气机特性预测的精度，基于机器学习方法构建预测落后角与损失的代理模型。以一台两级压气机为研究对象，基于多个转速工况下的流场实验数据和叶片几何参数建立了基元叶型数据库。通过灵敏度分析方法筛选出对落后角和总压损失影响最大的输入参数，分别采用高斯过程回归和人工神经网络两种机器学习算法建立落后角与损失模型，并引入贝叶斯优化算法搜索最佳模型超参数。对于人工神经网络面临的优化问题和泛化问题，调整模型学习率和修正参数梯度以加速收敛，同时采用正则化方法增强模型泛化能力。模型训练过程采用交叉验证策略以降低过拟合风险，并将优化后的代理模型整合到通流程序中对压气机进行特性预测验证。对比表明，低转速工况代理模型的压比特性预测误差显著低于经验模型，其中人工神经网络建模改善最明显，相比经验模型预测误差降低了0.1。通过代理模型横向对比，基于人工神经网络建立的代理模型比基于高斯过程的代理模型预测精度更高且鲁棒性更强。

关键词：落后角损失模型代理模型机器学习人工神经网络

适应较大叶型弯角范围的轴流压气机落后角模型

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航空动力学报 2014年第8期29卷 1824-1831页

作者：刘波马乃行杨小东曹志远西北工业大学动力与能源学院西安710072

通过对多种落后角模型进行研究对比,选出其中一组,并对设计状态落后角模型重新修正,在此基础上结合S1流场计算发展了一种适用于轴流压气机落后角预测的模型.另对非设计状态落后角计算采用了修正模型.结果表明:建立的计算程序在一定的攻... 详细信息

通过对多种落后角模型进行研究对比,选出其中一组,并对设计状态落后角模型重新修正,在此基础上结合S1流场计算发展了一种适用于轴流压气机落后角预测的模型.另对非设计状态落后角计算采用了修正模型.结果表明:建立的计算程序在一定的攻角范围内,对S1流场的预测结果是比较准确的,通过多组平面叶栅验证,在叶型弯角较大或者较小时,设计状态落后角模型预测精度均提高,误差范围控制在1°以内;建立的轴流压气机落后角预测模型,对多组轴流压气机设计状态落后角预测,误差都不超过2°,初步验证了模型的有效性.

关键词：落后角轴流压气机平面叶栅叶型弯角流场计算

损失及落后角代理模型在多级轴流压气机特性预测中的应用

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推进技术 2020年第7期41卷 1493-1501页

作者：韩昌富刘波张博涛西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

为了提高轴流压气机设计能力,进而提高发动机的特性,需要掌握一种能够较好预测轴流压气机的压比、效率等特性的方法。结合运用三元流动理论和传统损失落后角模型计算出的压气机流场数据,利用正则化径向基函数神经网络取代经验公式搭建... 详细信息

为了提高轴流压气机设计能力,进而提高发动机的特性,需要掌握一种能够较好预测轴流压气机的压比、效率等特性的方法。结合运用三元流动理论和传统损失落后角模型计算出的压气机流场数据,利用正则化径向基函数神经网络取代经验公式搭建了一种新的损失及落后角模型,计算了E3十级高压压气机的特性;并分别研究了不进行正则化和进行正则化对损失及落后角预测的影响与其对压气机效率和压比特性预测的影响。结果表明,在多级压气机中,在训练样本区分转静子、区分转速、区分工况条件下,使用正则化的径向基神经网络代理模型在大部分情况下能够较好地预测损失、落后角及多级压气机整体特性,但是对沿叶高分布的损失及落后角预测能力还有待提高。

关键词：轴流压气机代理模型损失落后角特性预测三维流动

一种适用于超跨音叶型的非设计点损失和落后角模型

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航空动力学报 1996年第1期11卷 4-6页

作者：徐纲刘红李军朱俊强刘志伟西北工业大学

提出一种适用于双圆弧、多圆弧等超跨音叶型的非设计点损失落后角模型。非设计点损失由设计点损失和非设计点偏离损失两部分组成。非设计点偏离损失是马赫数与冲角的二次函数。设计点落后角采用Ｓｗａｎ与Ｃｒｅｖｌｅｉｎｇ的模型。把... 详细信息

提出一种适用于双圆弧、多圆弧等超跨音叶型的非设计点损失落后角模型。非设计点损失由设计点损失和非设计点偏离损失两部分组成。非设计点偏离损失是马赫数与冲角的二次函数。设计点落后角采用Ｓｗａｎ与Ｃｒｅｖｌｅｉｎｇ的模型。把上面的模型与流线曲率法程序结合，所获得的总特性、分级特性、流动参数均与实验值吻合良好，可用于工程计算。

关键词：跨音速压气机损失落后角叶型

用压气机级间外壁静压数据计算级特性—落后角迭代法

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热能动力工程 1989年第6期4卷 7-11页

作者：徐立民张春霖哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所

采用压气机全台试验时测得的级间沿外壁静压折算出平均半径处静压;再利用通用的落后角随冲角变化的关联式,求出气流出口角和级加功量及温升,以至全部的级特性。而这个落后角关联式是利用大量试验工况点“迭代”出来的,确切地说,是使压... 详细信息

采用压气机全台试验时测得的级间沿外壁静压折算出平均半径处静压;再利用通用的落后角随冲角变化的关联式,求出气流出口角和级加功量及温升,以至全部的级特性。而这个落后角关联式是利用大量试验工况点“迭代”出来的,确切地说,是使压气机计算温升与试验温升趋于一致。

关键词：压气机全台试验级特性落后角

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跨音轴流压气机设计中落后角的确定

航空动力学报 1994年第3期9卷 313-314页

作者：曹人靖陶德平北京航空航天大学北京航空航天大学407教研室

对轴流压气机设计中落后角的选取作了分析，并对影响落后角的气动和几何因素进行了讨论。通过归纳总结，提出了一个新的落后角估算公式，通过对压气机轴流级的验算表明，该公式能较准确地确定落后角的分布规律。

关键词：跨音速压气机轴流式压缩机落后角

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神经网络模型在压气机通流特性分析中的应用

航空动力学报 2022年第6期37卷 1260-1272页

作者：费腾季路成周玲北京理工大学宇航学院北京100081 清华大学航空发动机研究院北京100084

为了解决通流特性分析程序中原始模型对压气机性能预测精度不足的问题,提高压气机通流特性分析过程的可靠性,基于对大量多圆弧叶栅的数值模拟结果建立了压气机叶栅性能数据库,并以该数据库为依托,采用神经网络建模方法建立了压气机叶栅... 详细信息

为了解决通流特性分析程序中原始模型对压气机性能预测精度不足的问题,提高压气机通流特性分析过程的可靠性,基于对大量多圆弧叶栅的数值模拟结果建立了压气机叶栅性能数据库,并以该数据库为依托,采用神经网络建模方法建立了压气机叶栅基准损失系数和基准落后角模型。结果显示:两模型对叶栅基准损失系数和基准落后角的预测精度均满足工程应用要求,其精度分别为±0.002和±1°。在对采用神经网络模型的通流特性分析程序校验过程中发现,其无论对压气机整机性能还是对流动细节的预测精度上都获得了显著提高,尤其是在主流区。此外从压气机整体特性上看,基准损失系数和基准落后角精度的提高对非设计工况损失系数和落后角的预测精度影响是积极的。

关键词：压气机通流特性分析神经网络损失系数落后角

基于机器学习的进口导流叶片损失与落后角预测

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风机技术 2021年第2期63卷 21-28页

作者：程兰兰李怡黄秀全王丁喜西北工业大学动力与能源学院

准确预测进口导流叶片的损失与落后角对设计优化压气机性能,提升压气机稳定性至关重要。本文使用叶型设计程序与MISES求解器耦合成的计算模型,创建了进口导流叶片样本数据库。通过支持向量回归搭建了损失及落后角代理模型,对比代理模型... 详细信息

准确预测进口导流叶片的损失与落后角对设计优化压气机性能,提升压气机稳定性至关重要。本文使用叶型设计程序与MISES求解器耦合成的计算模型,创建了进口导流叶片样本数据库。通过支持向量回归搭建了损失及落后角代理模型,对比代理模型预测结果与经验模型计算结果,发现此代理模型能准确预测正反预旋大攻角下进口导流叶片的性能。

关键词：进口导流叶片大攻角正反预旋代理模型损失落后角