CN110737954A - 一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于燃气涡轮发动机建模技术领域，具体涉及一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法及系统，所述方法包括在空气系统模型不同层级设置约束条件并规定约束条件作用域，判断约束条件是否成立，检出错误，防止建模错误发生，其中约束条件分成三级，与空气系统模型的网络层、图元层、属性层三个层级对应。本申请检查策略清晰、完备，规避了人工目视检查的随机错误；能够可靠、高效地完成大批量数据检查；无需手动格式化输入数据，提高效率且规避了格式错误风险。
Description
技术领域
本申请属于燃气涡轮发动机建模技术领域，特别涉及一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法及系统。
背景技术
燃气涡轮发动机的空气系统承担着冷却高温零部件、阻止轴承腔滑油外泄和平衡转子轴向力等功能。为了组织气流实现上述功能，发动机上存在大量复杂的孔、管和篦齿等流动结构。要计算模拟空气系统的流动特征，就要依据流动结构的串/并联关系及其尺寸建立空气系统模型。这个模型的建立过程需要输入数量庞大的数据，发生低级输入错误的可能性大。一旦这样的错误未及时排除，将导致计算模拟结果严重偏离实际，给发动机运转带来重大风险。
之前用于防止燃气涡轮发动机空气系统建错误的技术方案是用文本文件分区块容纳不同类的流动结构的格式化输入数据，通过人工目视检查方式检错。该技术的不足主要体现在如下几个方面：
1、数据检查手段不可靠，人工目视检查本身存在随机错误；
2、对大批量数据的错误检查实事上的可操作性低；
3、手动格式化输入数据效率低，且在数据错误之外引起格式错误风险。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法及系统，用于解决燃气涡轮发动机空气系统建模低级输入数据错误问题，解决数据检查手段不可靠问题，解决大批量数据的错误检查可操作性低问题，以及解决数据格式化效率低和错误风险问题。
本申请第一方面提供了一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，主要包括：
步骤S1、将燃气涡轮发动机空气系统的各部分设定为网络层，将每个网络层内各零件设定为图元层，将每个图元层内的零件属性设定为属性层；
步骤S2、获取用户对各所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束；
步骤S3、获取用户在燃气涡轮发动机空气系统建模过程中，对其内各零件的参数设定；以及
步骤S4、按所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束对用户输入的参数进行检测。
优选的是，步骤S2中，所述参数取值的约束包括：
对属性层，约束零件单个属性值的类型及取值范围；
对图元层，约束零件内多个属性值的大小关系或取值范围；
对网络层，约束其内涉及的多个零件之间的属性值大小关系或取值范围。
优选的是，步骤S4中，按所述网络层、图元层及属性层内参数取值的约束的顺序依次对用户输入的参数进行检测。
优选的是，步骤S4中，在获取到指定数量的用户对燃气涡轮发动机空气系统内各零件的参数设定之后，启动一次约束检测。
优选的是，步骤S4中，响应用户的检测请求，启动一次约束检测。
本申请第二方面提供了一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，主要包括：
模型划分模块，用于将燃气涡轮发动机空气系统的各部分设定为网络层，将每个网络层内各零件设定为图元层，将每个图元层内的零件属性设定为属性层；
约束设定模块，用于获取用户对各所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束；
模型参数获取模块，用于获取用户在燃气涡轮发动机空气系统建模过程中，对其内各零件的参数设定；以及
模型参数检测模块，用于按所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束对用户输入的参数进行检测。
优选的是，所述约束设定模块中，所述参数取值的约束包括：
对属性层，约束零件单个属性值的类型及取值范围；
对图元层，约束零件内多个属性值的大小关系或取值范围；
对网络层，约束其内涉及的多个零件之间的属性值大小关系或取值范围。
优选的是，所述模型参数检测模块内包含网络层检测单元、图元层检测单元及属性层检测单元，并具有调用单元，用于依次调用所述网络层检测单元、图元层检测单元及属性层检测单元。
优选的是，所述模型参数检测模块还包括第一检测启动单元，用于在获取到指定数量的用户对燃气涡轮发动机空气系统内各零件的参数设定之后，启动一次约束检测。
优选的是，所述模型参数检测模块还包括第二检测启动单元，用于响应用户的检测请求，启动一次约束检测。
本申请针对空气系统模型的网络、图元、属性三个层级分别设定约束，规定了约束作用域和检查顺序，依靠检查约束条件是否成立检出错误的数据。具有如下有益效果：
1、检查策略清晰、完备，可用程序语言实现约束设置、检查，规避了人工目视检查的随机错误；
2、使用实现了本方法的程序可以可靠、高效地完成大批量数据检查；
3、无需手动格式化输入数据，提高效率且规避了格式错误风险。
附图说明
图1是本申请的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法的一优选实施方式的流程图。
图2是本申请的一优选实施方式的某部件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请第一方面提供了一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，如图1所示，主要包括：
步骤S1、将燃气涡轮发动机空气系统的各部分设定为网络层，将每个网络层内各零件设定为图元层，将每个图元层内的零件属性设定为属性层；
步骤S2、获取用户对各所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束；
步骤S3、获取用户在燃气涡轮发动机空气系统建模过程中，对其内各零件的参数设定；以及
步骤S4、按所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束对用户输入的参数进行检测。
在一些可选实施方式中，步骤S2中，所述参数取值的约束包括：
对属性层，约束零件单个属性值的类型及取值范围；
对图元层，约束零件内多个属性值的大小关系或取值范围；
对网络层，约束其内涉及的多个零件之间的属性值大小关系或取值范围。
在一些可选实施方式中，步骤S4中，按所述网络层、图元层及属性层内参数取值的约束的顺序依次对用户输入的参数进行检测。
举例来说，燃气涡轮发动机的燃烧室后的涡轮工作在高温环境中，空气系统从风扇、多级高压压气机抽低温气用于冷却涡轮。用方块和圆圈形状的图元分别代表冷气途经的孔或篦齿等流动元件和元件间的腔，用连线表达元件间的气流连通关系，将发机内冷气流动表示成网络，如图2所示，在该实施例中，网络中包含孔类型图元1个(1)，篦齿类型图元2个(2/3)，内部节点类型图元1个(8)，边界节点类型图元3个(4/5/6)，气流方向同箭头指示方向。
图元引用含若干属性。通常情况下，不同类型的图元引用的属性不完全相同。属性有独特的名称，可供图元引用。
在一个实例中，如表1和表2所示，孔类型图元、篦齿类型图元都引用了图元名、前节点、后节点和直径属性，其它属性有差异。
表1孔类型图元引用的属性实例
表2篦齿类型图元引用的属性实例
空气系统模型从顶到底形成了网络、图元、属性三个层级。本发明提供的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法针对上述三个层级分别设定约束。
在属性层级约束属性值类型、取值范围。
在一个实例中，一些属性的值类型和取值范围如表3所示。
表3属性实例
| 属性名称 | 值类型 | 取值范围 |
| 图元名 | 字符串 | value！＝”” |
| 直径 | 浮点型 | value>0 |
| 个数 | 整数型 | value>＝0 |
| 齿数 | 整数型 | value>＝0 |
| 流通面积 | 浮点型 | value>0 |
| 孔前面积 | 浮点型 | value>0 |
在图元层级约束某类型图元引用的多个属性的大小关系或取值范围。
在一个实例中，设置了孔类型图元引用的两个属性的大小关系约束，和一个属性的取值范围，如表4所示。
表4孔类型图元实例
在网络层级约束网络内具体图元的属性的大小关系或取值范围。
在一个实例中，设置了网络内多个具体图元的属性大小关系约束和一个具体图元的属性的取值范围，如表5所示。
表5网络实例
三个层级约束的作用域遵循的原则是底层约束向高层延伸，同层级约束相互独立。具体为：属性层约束作用于属性、图元和网络；图元层约束作用于图元和网络；网络层约束作用于网络。
约束符合性检查顺序为网络层、图元层、属性层。
在一个实例中，设置篦齿2的直径等于60，篦齿3的直径等于0。网络层约束检查无误，图元层约束为空，属性层约束检查结果是篦齿::3::直径不满足value>0约束条件。
在一个实例中，设置篦齿2的齿数等于5，设置篦齿3的齿数等于4，设置孔1的个数等于5。三层约束检查无误。
在一个实例中，使用JAVA语言编写程序，实现了本发明提供的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，不符合约束的输入项将被检出并显示在错误列表中(表略)。
在一些可选实施方式中，步骤S4中，在获取到指定数量的用户对燃气涡轮发动机空气系统内各零件的参数设定之后，启动一次约束检测，例如该指定数量为10，则表示在接收到用户输入了10个参数后，执行步骤S4的检测，备选实施方式中，也可以采用按时间间隔检测的方式，例如每隔5分钟，对输入的数据进行一次检测。
在一些可选实施方式中，步骤S4中，响应用户的检测请求，启动一次约束检测，特别是在用户对部分零件的参数或者整个系统的参数输入完成后，通过请求按键，启动步骤S4的检测。
本申请第二方面提供了一种与上述方法相对应的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，主要包括：
模型划分模块，用于将燃气涡轮发动机空气系统的各部分设定为网络层，将每个网络层内各零件设定为图元层，将每个图元层内的零件属性设定为属性层；
约束设定模块，用于获取用户对各所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束；
模型参数获取模块，用于获取用户在燃气涡轮发动机空气系统建模过程中，对其内各零件的参数设定；以及
模型参数检测模块，用于按所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束对用户输入的参数进行检测。
在一些可选实施方式中，所述约束设定模块中，所述参数取值的约束包括：
对属性层，约束零件单个属性值的类型及取值范围；
对图元层，约束零件内多个属性值的大小关系或取值范围；
对网络层，约束其内涉及的多个零件之间的属性值大小关系或取值范围。
在一些可选实施方式中，所述模型参数检测模块内包含网络层检测单元、图元层检测单元及属性层检测单元，并具有调用单元，用于依次调用所述网络层检测单元、图元层检测单元及属性层检测单元。
在一些可选实施方式中，所述模型参数检测模块还包括第一检测启动单元，用于在获取到指定数量的用户对燃气涡轮发动机空气系统内各零件的参数设定之后，启动一次约束检测。
在一些可选实施方式中，所述模型参数检测模块还包括第二检测启动单元，用于响应用户的检测请求，启动一次约束检测。
本发明的关键点在于：
1、一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，在空气系统模型不同层级设置约束条件并规定约束条件作用域，判断约束条件是否成立，检出错误，防止建模错误发生；
2、约束条件分成三级，与空气系统模型的网络层、图元层、属性层三个层级对应；
3、约束的作用域原则为底层约束在本层及更高层生效；
4、所述网络对应的层级为最高层，图元对应的层级为中间层，属性对应的层级为最低层；
5、所述网络层、图元层、属性层可能进一步细分为更多子层次，令空气系统模型表现出具备三个以上层次的特征，相对应地具有更多层次的约束；
6、所述网络包含的图元数量可能有任意多个；
7、所述图元引用的属性数量可能有任意多个；
8、属性约束包括属性的值类型和取值范围；
9、图元约束包括其引用的多个属性的大小关系；
10、图元约束包括其引用的多个属性的取值范围；
11、网络约束包括其包含的多个具体图元的多个属性间的大小关系；
12、网络约束包括其包含的具体图元的属性的取值范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，其特征在于，包括：
步骤S1、将燃气涡轮发动机空气系统的各部分设定为网络层，将每个网络层内各零件设定为图元层，将每个图元层内的零件属性设定为属性层；
步骤S2、获取用户对各所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束；
步骤S3、获取用户在燃气涡轮发动机空气系统建模过程中，对其内各零件的参数设定；以及
步骤S4、按所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束对用户输入的参数进行检测。
2.如权利要求1所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，其特征在于，步骤S2中，所述参数取值的约束包括：
对属性层，约束零件单个属性值的类型及取值范围；
对图元层，约束零件内多个属性值的大小关系或取值范围；
对网络层，约束其内涉及的多个零件之间的属性值大小关系或取值范围。
3.如权利要求1所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，其特征在于，步骤S4中，按所述网络层、图元层及属性层内参数取值的约束的顺序依次对用户输入的参数进行检测。
4.如权利要求1所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，其特征在于，步骤S4中，在获取到指定数量的用户对燃气涡轮发动机空气系统内各零件的参数设定之后，启动一次约束检测。
5.如权利要求1所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的方法，其特征在于，步骤S4中，响应用户的检测请求，启动一次约束检测。
6.一种防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，其特征在于，包括：
模型划分模块，用于将燃气涡轮发动机空气系统的各部分设定为网络层，将每个网络层内各零件设定为图元层，将每个图元层内的零件属性设定为属性层；
约束设定模块，用于获取用户对各所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束；
模型参数获取模块，用于获取用户在燃气涡轮发动机空气系统建模过程中，对其内各零件的参数设定；以及
模型参数检测模块，用于按所述属性层、图元层及网络层内参数取值的约束对用户输入的参数进行检测。
7.如权利要求6所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，其特征在于，所述约束设定模块中，所述参数取值的约束包括：
对属性层，约束零件单个属性值的类型及取值范围；
对图元层，约束零件内多个属性值的大小关系或取值范围；
对网络层，约束其内涉及的多个零件之间的属性值大小关系或取值范围。
8.如权利要求6所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，其特征在于，所述模型参数检测模块内包含网络层检测单元、图元层检测单元及属性层检测单元，并具有调用单元，用于依次调用所述网络层检测单元、图元层检测单元及属性层检测单元。
9.如权利要求6所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，其特征在于，所述模型参数检测模块还包括第一检测启动单元，用于在获取到指定数量的用户对燃气涡轮发动机空气系统内各零件的参数设定之后，启动一次约束检测。
10.如权利要求6所述的防止燃气涡轮发动机空气系统建模错误的系统，其特征在于，所述模型参数检测模块还包括第二检测启动单元，用于响应用户的检测请求，启动一次约束检测。
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