變循環(huán)發(fā)動機(jī)部件法建模優(yōu)化建模競賽作品(存儲版)
【正文】 搜索，具有良好的并行性；遺傳算法是一種求解系統(tǒng)優(yōu)化問題的通用方法，不依賴于所研究問題的具體領(lǐng)域，運算通過種群更新和迭代來搜索全局最優(yōu)解，與其他優(yōu)化算法相比，對復(fù)雜工程問題的求解具有較強的魯棒性；僅利用目標(biāo)函數(shù)取值信息，無需諸如梯度及其他輔助信息，適合于大規(guī)模、高度非線性及無解析表達(dá)式的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化問題；采用隨機(jī)化算子而不是嚴(yán)格的確定性運算，可以直接逼近非線性、多約束、多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解目標(biāo)；不要求組成方程的函數(shù)連續(xù)、可導(dǎo)，可求解常規(guī)算法難以求解的超越方程組。由于上述非線性方程組無明顯的數(shù)學(xué)表達(dá)形式，因此，不可能得到發(fā)動機(jī)共同工作點的解析解，在實際發(fā)動機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型中，通常采用數(shù)值計算方法，首先給出一組獨立變量的初值，代入發(fā)動機(jī)模型，計算各平衡方程的誤差，通過一定的非線性方程組迭代解法，不斷地修正獨立變量的試給值，直至各平衡方程的誤差滿足設(shè)定的迭代精度要求。 模型的優(yōu)化由于遺傳操作的隨機(jī)性，使得新一代的個體產(chǎn)生沒有明確的方向，個體編碼的基因組合不能保證向最優(yōu)個體靠近，這大大增加了迭代優(yōu)化時間，降低了算法效率。（6）、采用隨機(jī)化算子而不是嚴(yán)格的確定性運算，可以直接逼近非線性、多約束、多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解目標(biāo)。上述描述發(fā)動機(jī)工作過程的一系列函數(shù)的參數(shù)，并非相互獨立，對于發(fā)動機(jī)非設(shè)計狀態(tài)，在所有未知變量中，一般選取7個獨立的變量作為未知量，另外4個設(shè)為合理常數(shù)初值。變異算子：選擇與交叉無法完成在初始群體組合以外的空間進(jìn)行搜索，使進(jìn)化過程容易過早陷入局部解而終止進(jìn)化過程，通過變異操作可確保群體中基因的多樣性，以使搜索空間能夠盡可能大。二進(jìn)制編碼將解空間映射到0/1空間上，然后在位串空間上進(jìn)行遺傳操作操作結(jié)果再通過解碼還原成變量原型，以進(jìn)行適應(yīng)性評估。 ②隨機(jī)生成初始群體 (二進(jìn)制字符串群)。 展開發(fā)動機(jī)平衡方程組（1）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程組一 （） （2）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程二 （） （3）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程三 （） （4）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程四 （）（5）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程五 （） （6）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程六 （） （7）、展開發(fā)動機(jī)平衡方程七 （）對于第二問所給條件，本方程組7個一共有7個待定變量，他們分別是、。利用給定的物理轉(zhuǎn)速n=（）計算出換算轉(zhuǎn)速；利用及給定的壓比函數(shù)值zz=、效率和換算流量；再結(jié)合附錄1公式（）算出修正后的增壓比、效率和換算流量。例如：風(fēng)扇計算得到風(fēng)扇出口的總溫、總壓，這一總溫、總壓即為CDFS的進(jìn)口總溫、總壓，以此類推。 問題三當(dāng)給定發(fā)動機(jī)部件特性時，同時即描述了發(fā)動機(jī)的工作過程，但由已建立的方程組唯一確定滿足發(fā)動機(jī)共同工作方程的解，還需給出發(fā)動機(jī)的調(diào)節(jié)規(guī)律[7]。二、問題分析 問題一針對本問題。設(shè)在發(fā)動機(jī)飛行高度，飛行馬赫數(shù)的亞音速巡航點，采用雙涵道模式，導(dǎo)葉角度均設(shè)置為0176。該方法是建立在發(fā)動機(jī)各部件特性已知的基礎(chǔ)上的，因此是計算精度較高的一種方法。雙涵道變循環(huán)發(fā)動機(jī)可以同時具備高速時的大推力與低速時的低油耗。將題中的初始條件代入得到了僅含、七個基本參數(shù)的具體形式非線性方程組。針對問題一。通過計算得到所求非線性方程組解為指明了問題二給定條件下的變循環(huán)發(fā)動機(jī)雙涵道模式運行工作狀況。發(fā)動機(jī)在亞音速巡航的低功率工作狀態(tài)，風(fēng)扇后的模式轉(zhuǎn)換活門因為副外涵與風(fēng)扇后的壓差打開，使更多空氣進(jìn)入副外涵，同時前混合器面積開大，打開后混合器，增大涵道比，降低油耗，此時為發(fā)動機(jī)的渦扇模式。（1）、請畫出附錄4中風(fēng)扇特性數(shù)據(jù)表中流量隨壓比函數(shù)值變化的圖形。要求陳述算法的關(guān)鍵步驟及其解釋，盡可能討論算法的有效性。其中風(fēng)扇和CDFS均為壓氣機(jī)部件，在計算中特征流量、增壓比、效率均為核心轉(zhuǎn)數(shù)、壓比函數(shù)值、導(dǎo)葉角角度的函數(shù)，需采用附錄4中風(fēng)扇特性數(shù)據(jù)表和CDFS特性數(shù)據(jù)表插值求解。在馬赫數(shù)從變化到過程中，若算法計算較慢，則采用幾個離散的馬赫數(shù)求得對于的最優(yōu)發(fā)動機(jī)CDFS導(dǎo)葉角度、低壓渦輪導(dǎo)葉角度和噴管喉道面積，然后尋找各自的變化規(guī)律；若能得到快速收斂的算法，則取較小馬赫數(shù)增量步長連續(xù)得到一
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