燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法及其装置与流程

本公开涉及，尤其涉及一种燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法及其装置。

背景技术：

1、航空发动机或燃气轮机燃料系统往往可看作是一个由多个出口和分支组成的树状流体网络，一般涉及多个零部件。燃料系统的三维cfd分析极其繁杂、网格划分极其困难、计算过程极其耗时，因此，工程上将系统中常见的流阻和换热现象抽象为若干典型的流阻和换热元件，应用已有的经验关联式或半经验理论建立这些元件的计算模型，将燃料系统网络简化为一维流体网络。

2、相关技术中，燃料系统的设计多数采用一维流体网络仿真分析软件进行建模，并通过手动的方式计算多个方案，通过对比最终确定能够满足要求的燃料系统设计参数。但是，通过这种方式所设计的参数往往不是最优设计参数，从而导致设计的燃料系统并非最优。

技术实现思路

1、本公开实施例提出一种燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法及其装置。

2、根据本公开实施例的第一方面，提出了一种燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法，包括：

3、构建所述燃料系统的一维流体网络模型；

4、确定所述燃气轮机的整机模型与所述燃料系统的一维流体网络模型之间的耦合关系；

5、根据所述耦合关系，生成包含所述整机模型和所述一维流体网络模型的优化分析流程；

6、基于所述优化分析流程对所述燃料系统的设计参数进行优化。

7、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，所述构建所述燃料系统的一维流体网络模型，包括：

8、确定一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件；

9、基于所述一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件，将可视化仿真工具simulink中相应的元件导入至所述一维热流体系统仿真软件；

10、基于所述一维热流体系统仿真软件，构建所述燃料系统的一维流体网络模型。

11、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，所述基于所述一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件，将可视化仿真工具simulink中相应的元件导入至所述一维热流体系统仿真软件，包括：

12、基于所述一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件，将所述可视化仿真工具simulink中相应的元件以功能模型单元fmu格式导入至所述一维热流体系统仿真软件。

13、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，所述根据所述耦合关系，生成包含所述整机模型和所述一维流体网络模型的优化分析流程，包括：

14、根据所述耦合关系，在多学科设计优化软件heeds上构建包含所述整机模型和所述一维流体网络模型的优化分析流程。

15、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，所述基于所述优化分析流程对所述燃料系统的设计参数进行优化，包括：

16、基于所述燃料系统的优化目标，确定所述燃料系统的待优化设计参数；

17、确定与所述待优化设计参数关联的约束条件，并确定与所述待优化设计参数关联的目标函数；

18、根据所述约束条件和所述目标函数，结合所述优化分析流程对所述燃料系统的设计参数进行优化。

19、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，所述确定与所述待优化设计参数关联的目标函数，包括：

20、基于所述优化分析流程，确定与所述待优化设计参数关联的至少一个参数；

21、基于所述至少一个参数和所述优化目标，确定与所述待优化设计参数关联的目标函数。

22、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，所述根据所述约束条件和所述目标函数，结合所述优化分析流程对所述燃料系统的设计参数进行优化，包括：

23、选取优化算法；

24、每次迭代寻优过程中，根据所述优化算法确定搜索方向和步长因子，得到新的迭代点；

25、将所述新的迭代点输入至所述优化分析流程中进行计算，获取目标函数值，若所述目标函数值满足收敛精度，即获得待优化设计参数的最优解；否则，需进行新的迭代，直至满足所述收敛精度、获得待优化设计参数的最优解。

26、根据本公开实施例的第二方面，提出了一种燃气轮机燃料系统的设计参数优化装置，包括：

27、构建模块，用于构建所述燃料系统的一维流体网络模型；

28、确定模块，用于确定所述燃气轮机的整机模型与所述燃料系统的一维流体网络模型之间的耦合关系；

29、生成模块，用于根据所述耦合关系，生成包含所述整机模型和所述一维流体网络模型的优化分析流程；

30、优化模块，用于基于所述优化分析流程对所述燃料系统的设计参数进行优化。

31、结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，所述构建模块具体用于：

32、确定一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件；

33、基于所述一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件，将可视化仿真工具simulink中相应的元件导入至所述一维热流体系统仿真软件；

34、基于所述一维热流体系统仿真软件，构建所述燃料系统的一维流体网络模型。

35、结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，所述构建模块具体用于：基于所述一维热流体系统仿真软件中缺少的燃料系统相关元件，将所述可视化仿真工具simulink中相应的元件以功能模型单元fmu格式导入至所述一维热流体系统仿真软件。

36、结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，所述生成模块具体用于：根据所述耦合关系，在多学科设计优化软件heeds上构建包含所述整机模型和所述一维流体网络模型的优化分析流程。

37、结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，所述优化模块具体用于：

38、基于所述燃料系统的优化目标，确定所述燃料系统的待优化设计参数；

39、确定与所述待优化设计参数关联的约束条件，并确定与所述待优化设计参数关联的目标函数；

40、根据所述约束条件和所述目标函数，结合所述优化分析流程对所述燃料系统的设计参数进行优化。

41、结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，所述优化模块具体用于：基于所述优化分析流程，确定与所述待优化设计参数关联的至少一个参数；基于所述至少一个参数和所述优化目标，确定与所述待优化设计参数关联的目标函数。

42、结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，所述优化模块具体用于：

43、选取优化算法；

44、每次迭代寻优过程中，根据所述优化算法确定搜索方向和步长因子，得到新的迭代点；

45、将所述新的迭代点输入至所述优化分析流程中进行计算，获取目标函数值，若所述目标函数值满足收敛精度，则获得待优化设计参数的最优解；否则，需进行新的迭代，直至满足所述收敛精度、获得待优化设计参数的最优解。

46、根据本公开实施例的第三方面，提出了一种电子设备，包括：

47、至少一个处理器；以及

48、与所述至少一个处理器通信连接存储器；其中，

49、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述第一方面所述的燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法。

50、根据本公开实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法。

51、根据本公开实施例的第五方面，提出了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现第一方面所述的燃气轮机燃料系统的设计参数优化方法。

52、根据本公开技术方案，可以集成整机模型和燃料系统模型进行仿真，考虑燃料系统与整机的耦合，提高仿真精度；另外对燃料系统设计参数进行优化，从而利用优化后的设计参数可以设计出最优的燃料系统。

53、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。