CN113255112A - 一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空发动机环形燃烧室出口温度场评估技术领域，具体涉及一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，包括：将环形燃烧室出口按照喷嘴划分成多个单头部区域，在各个单头部区域布置温度测点；对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除；视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，以该单侧置信上限作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度的估值。

Description

一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法

技术领域

本申请属于航空发动机环形燃烧室出口温度场评估技术领域，具体涉及一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法。

背景技术

当前对于航空发动机环形燃烧室出口温度场品质的评估，多是以出口温度场周向不均匀度OTDF作为指标，出口温度场周向不均匀度计算公式如下：

其中，

T4max为航空发动机环形燃烧室出口最高温度；

T4ave为航空发动机环形燃烧室出口平均温度；

T3为航空发动机环形燃烧室进口温度。

以航空发动机环形燃烧室出口温度场周向不均匀度OTDF作为指标对温度场平直进行评估，可很好的评价航空发动机环形燃烧室出口温度场的周向不均匀度，但存在以下缺陷：

1)未对航空发动机环形燃烧室出口温度测点数据进行有效处理，存在噪声及其冗余，影响评估结果的准确性及其评估效率；

2)对温度测点数据的利用不够充分，难以为航空发动机环形燃烧室出口温度场品质的提升提供有效指导。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，包括：

将环形燃烧室出口按照喷嘴划分成多个单头部区域，在各个单头部区域布置温度测点；

对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除；

视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，以该单侧置信上限作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度的估值。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除，具体为：

基于CORREL函数，计算各个单头部区域出口平均温度、最高温度、温度场周向不均匀度与对应喷嘴燃油综合流量的关联性数值，将导致关联性数值大于标准值的单头部区域剔除。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，具体为：

其中，

μ为单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限；

为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的平均值；

S为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的标准差；

n为单头部区域的个数；

δ为设定置信水平；

t_1-δ为统计概率函数。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，还包括：

视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间，以该单侧置信区间作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述在设定置信水平下，计算得到环形燃烧室出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间为

其中：

n为单头部区域的个数；

S为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的标准差；

δ为设定置信水平；

χ_δ为统计概率函数。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述在各个单头部区域布置温度测点，具体为：

在每个单头部区域布置温度测点，沿环形燃烧室出口径向呈弧形排列为多排，沿环形燃烧室出口周向排列为多列；

所述航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点的最高测试温度为单列高温区温度；

以各个单头部区域对应单列高温区温度的平均值为拟合单列高温区温度；

绘制单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列高温区温度图形。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点的最高测试温度为单列最高温度；

以各个单头部区域对应单列最高温度的最高值为拟合单列最高温度；

绘制单头部区域各排温度测点的列数-拟合单列最高温度图形。

根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点测试温度的平均值为单列平均温度；

以各个单头部区域对应单列平均温度的平均值为拟合单列平均温度；

绘制单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列平均温度图形。

附图说明

图1是本申请实施例提供的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的单头部区域布置温度测点布置示意图；

图3是本申请实施例提供的单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列高温区温度-拟合单列最高温度-拟合单列平均温度图。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。

一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，包括：

将环形燃烧室出口按照喷嘴划分成多个单头部区域，在各个单头部区域布置温度测点；

对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除；

视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，以该单侧置信上限作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度的估值，对航空发动机环形燃烧室出口温度场进行评估。

对于上述实施例公开的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，领域内技术人员可以理解的是，其将环形燃烧室出口划分成多个单头部区域，在各个单头部区域布置温度测点，对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除，从而使剩余的单头部区域布置温度测点数据为正态分布，由于各个单头部区域是环形燃烧室出口按照喷嘴划分，每个单头部区域与一个喷嘴所在区域对应，剩余单头部区域出口温度场周向不均匀度，在较高置信水平下可较好的估计环形燃烧室出口温度场周向不均匀度。

对于上述实施例公开的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，领域内技术人员还可以理解的是，其基于关联性检验对单头部区域进行了剔除，亦即对相应的温度测点数据进行了剔除，其后基于正态分布规律在较高置信水平下，计算单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，对环形燃烧室出口温度场周向不均匀度进行估计，可使对航空发动机环形燃烧室出口温度场评估准确。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除，具体为：

基于CORREL函数，计算各个单头部区域出口平均温度、最高温度、温度场周向不均匀度与对应喷嘴兼顾航空发动机主要的状态点慢车、巡航、起飞综合得到的燃油综合流量的关联性数值，将产生大于标准值关联性数值的单头部区域剔除。

在一个具体的实施例中，将环形燃烧室出口按照喷嘴划分成21个单头部区域，每个单头部区域与一个喷嘴对应，根据各个单头部区域的温度测点的测试温度，得到相应的出口平均温度T4iave、最高温度T4imax、温度场的周向不均匀度OTDF，以及测量每个喷嘴燃油综合流量Wif如下表所示：

根据EXCEL中CORREL函数计算关联性数值：

CORREL(T4iave-1:T4iave-21,Wif-1:Wif-21)＝0.24；

CORREL(T4imax-1:T4imax-21,Wif-1:Wif-21)＝0.64；

CORREL(OTDF-1:OTDF-21,Wif-1:Wif-21)＝1；

在设定标准值为0.4的条件下，存在的关联性数值0.64、1不符合关联性无关检验要求，分析可发现编号21的单头部区域对应的喷嘴燃油综合流量较大，将该单头部区域剔除，重新计算关联性数值：

CORREL(T4iave-1:T4iave-20,Wif-1:Wif-21)＝0；

CORREL(T4imax-1:T4imax-20,Wif-1:Wif-20)＝0.32；

CORREL(OTDF-1:OTDF-20,Wif-1:Wif-20)＝0.23；

各个关联性数值均小于0.4，表明剩余的单头部区域符合关联性检验要求，可将剩余的单头部区域布置温度测点数据视为正态分布。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，具体为：

其中，

μ为单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限；

为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的平均值；

S为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的标准差；

n为单头部区域的个数；

δ为设定置信水平，可设置为0.995；

t_1-δ为统计概率函数。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，还包括：

视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间，以该单侧置信区间作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间为

其中：

n为单头部区域的个数；

S为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的标准差；

δ为设定置信水平，可设置为0.995；

χ_δ为统计概率函数。

对于上述实施例公开的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，领域内技术人员可以理解的是，其视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间，以此来表征环形燃烧室出口温度场周向不均匀度的离散程度，在单侧置信区间位于(0，0.1)时，可认为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度的离散程度较小，性能稳定，在超出该范围时，需要对环形燃烧室进行参数或操作上的改进。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，所述在各个单头部区域布置温度测点，具体为：

在每个单头部区域布置温度测点，沿环形燃烧室出口径向呈弧形排列为多排，沿环形燃烧室出口周向排列为多列；

所述航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点的最高测试温度为单列高温区温度；

以各个单头部区域对应单列高温区温度的平均值为拟合单列高温区温度；

绘制单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列高温区温度图形，对航空发动机环形燃烧室出口温度场评估进行评估。

在一个具体的实施例中，在每个单头部区域布置温度测点如图2所示，沿环形燃烧室出口径向呈弧形排列为5排，沿环形燃烧室出口周向排列为7列，共有35个测点，绘制的单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列高温区温度图形，如图3中所示，从中可看出，单头部区域中心部位温度高，两侧温度低，符合航空发动机环形燃烧室出口温度场的设计要求，此外，可从图中快速的定位高温区。

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点的最高测试温度为单列最高温度；

以各个单头部区域对应单列最高温度的最高值为拟合单列最高温度；

绘制单头部区域各排温度测点的列数-拟合单列最高温度图形，如图3中所示，从中可看出，单头部区域中心部位温度高，两侧温度低，符合航空发动机环形燃烧室出口温度场的设计要求，此外，自图3中可发现，该航空发动机环形燃烧室拟合温度测点最高温度对拟合单列高温区温度具有较好的跟随特性，经CORREL函数计算两者之间的关联系数为0.77，两者之间存在较强的关联关系，因此，在实际中，可通过以降低单列高温区温度的方式降低最高温度，以此达到降低航空发动机环形燃烧室出口温度场不均匀度的目的。

现在该航空发动机环形燃烧室下，拟合温度测点最高温度

在一些可选的实施例中，上述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法中，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点测试温度的平均值为单列平均温度；

以各个单头部区域对应单列平均温度的平均值为拟合单列平均温度；

绘制单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列平均温度图形，如图3中所示，从中可看出，单头部区域中心部位温度高，两侧温度低，且未出现异常，符合航空发动机环形燃烧室出口温度场的设计要求，。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，其特征在于，包括：

将环形燃烧室出口按照喷嘴划分成多个单头部区域，在各个单头部区域布置温度测点；

对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除；

视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，以该单侧置信上限作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度的估值。

2.根据权利要求1所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

所述对各个单头部区域的温度测点数据进行关联性检验，将温度测点数据不符合关联性无关检验要求的单头部区域剔除，具体为：

基于CORREL函数，计算各个单头部区域出口平均温度、最高温度、温度场周向不均匀度与对应喷嘴燃油综合流量的关联性数值，将导致关联性数值大于标准值的单头部区域剔除。

3.根据权利要求1所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

所述在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限，具体为：

其中，

μ为单头部区域出口温度场周向不均匀度的单侧置信上限；

为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的平均值；

S为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的标准差；

n为单头部区域的个数；

δ为设定置信水平；

t_1-δ为统计概率函数。

4.根据权利要求1所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

还包括：

视各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度为正态分布，在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间，以该单侧置信区间作为环形燃烧室出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间。

5.根据权利要求1所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

所述在设定置信水平下，计算得到单头部区域出口温度场周向不均匀度方差的单侧置信区间为

其中：

n为单头部区域的个数；

S为各个单头部区域的出口温度场周向不均匀度的标准差；

δ为设定置信水平；

χ_δ为统计概率函数。

6.根据权利要求1所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

所述在各个单头部区域布置温度测点，具体为：

在每个单头部区域布置温度测点，沿环形燃烧室出口径向呈弧形排列为多排，沿环形燃烧室出口周向排列为多列；

所述航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点的最高测试温度为单列高温区温度；

以各个单头部区域对应单列高温区温度的平均值为拟合单列高温区温度；

绘制单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列高温区温度图形。

7.根据权利要求6所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点的最高测试温度为单列最高温度；

以各个单头部区域对应单列最高温度的最高值为拟合单列最高温度；

绘制单头部区域各排温度测点的列数-拟合单列最高温度图形。

8.根据权利要求6所述的航空发动机环形燃烧室出口温度场评估方法，

还包括：

在每个单头部区域中，各列以温度测点测试温度的平均值为单列平均温度；

以各个单头部区域对应单列平均温度的平均值为拟合单列平均温度；

绘制单头部区域各列温度测点的列数-拟合单列平均温度图形。

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