航空发动机总体性能数值模拟及优化

本书系统介绍了航空发动机总体性能整机及部件模型、稳态/过渡态性能计算方法、安装性能计算方法、飞机/发动机一体化性能计算方法等建模方法，适用于航空发动机总体性能优化的启发式优化方法、基于代理模型的优化方法和多学科设计优化方法等优选算法。在此基础上，介绍了航空发动机总体性能仿真系统设计及开发的一般流程，并给出了仿真系统设计示例，并在所发展的仿真系统中给出了航空发动机设计点性能优化、非设计点性能优化、过渡态性能优化及多工作点性能优化等多个设计范例，涵盖了发动机总体性能优化的多个方面。
本书深入的介绍和讨论有助于航空发动机总体性能数值模拟及优化方法的进一步发展，为我国优选航空发动机总体设计提供技术支撑。本书可作为从事航空发动机总体性能设计方向研究生、研究人员的参考用书。

丛书序
前言
第1章绪论
1.1航空发动机总体性能数值模拟及优化技术背景001
1.2航空发动机总体性能数值模拟发展与现状003
1.2.1国外早期航空发动机总体性能数值模拟软件003
1.2.2国外现代航空发动机总体性能数值模拟软件005
1.2.3国内航空发动机总体性能数值模拟软件010
1.2.4航空发动机总体性能优化技术011
1.3本书的基本结构016
第2章航空发动机总体性能数值模拟方法
2.1引言018
2.1.1航空发动机的主要类型018
2.1.2航空发动机的设计参数及性能参数020
2.2主要部件气动热力计算方法025
2.2.1进气道025
2.2.2压缩过程025
2.2.3燃烧过程026
2.2.4膨胀过程026
2.2.5混合掺混过程027
2.2.6喷管膨胀加速过程028
2.2.7气流引出过程029
2.2.8气流引入过程030
2.3变几何部件计算方法031
2.3.1模态选择阀032
2.3.2变几何风扇035
2.3.3变几何高压压气机036
2.3.4核心机驱动风扇级044
2.3.5变几何涡轮046
2.3.6可变面积涵道引射器049
2.3.7部件特性图插值方法052
2.4稳态性能数值模拟方法055
2.5过渡态性能数值模拟方法058
2.5.1转子转动惯量模型058
2.5.2部件容积效应模型060
2.6航空发动机总体性能计算范例064
2.6.1混排涡扇发动机总体性能计算064
2.6.2变循环发动机总体性能计算068
第3章航空发动机安装性能数值模拟方法
3.1引言073
3.2进气道特性计算方法073
3.2.1进气道特性数据库073
3.2.2进气道特性转换参数的选取075
3.2.3进气道特性转换076
3.2.4进气道特性计算流程076
3.3喷管/后体特性计算方法079
3.3.1喷管/后体特性数据库079
3.3.2喷管/后体特性转换参数的选择及特性转换方法079
3.3.3喷管/后体特性计算流程080
3.4发动机安装性能计算方法081
3.4.1推力阻力核算系统081
3.4.2进发排一体化计算模型082
3.5安装性能数值模拟范例082
第4章飞机/发动机一体化性能数值模拟方法
4.1引言085
4.2约束分析085
4.3任务分析089
4.4一体化性能数值模拟范例094
4.4.1任务剖面094
4.4.2飞机/涡扇发动机一体化性能数值模拟095
4.4.3飞机/变循环发动机一体化性能数值模拟098
第5章航空发动机总体性能优化方法
5.1引言102
5.2差分进化算法104
5.2.1相关术语105
5.2.2经典差分进化算法107
5.2.3差分进化算法的其他进化算子110
5.2.4差分进化算子改进116
5.2.5方法测试122
5.3代理模型建模方法127
5.3.1样本设计方法127
5.3.2单一代理模型建模方法132
5.3.3代理模型建模方法测试141
5.4基于组合代理模型的建模方法152
5.4.1组合代理模型建模方法152
5.4.2基于组合代理模型的建模方法分析157
5.4.3平均组合代理模型建模方法研究158
5.4.4逐点组合代理模型建模方法研究159
5.4.5基于组合代理模型的建模算例测试164
5.5基于组合代理模型的优化方法177
5.5.1序列代理优化方法177
5.5.2代理优化方法测试181
第6章航空发动机多学科设计优化方法
6.1引言189
6.2航空发动机总体设计中的耦合问题190
6.2.1航空发动机总体设计流程190
6.2.2航空发动机总体设计中的耦合问题192
6.3航空发动机总体MDO框架196
6.3.1航空发动机总体MDO研究内容196
6.3.2航空发动机总体MDO框架设计197
6.4CSSO算法200
6.4.1CSSO算法框架200
6.4.2CSSO算法特点203
6.5CSSO算法的改进措施203
6.5.1CSSO算法的改进思路203
6.5.2改进CSSO算法框架204
6.5.3改进CSSO算法特点206
6.6多学科设计优化方法测试207
6.7航空发动机多学科设计优化214
第7章航空发动机总体性能仿真系统设计
7.1引言221
7.2仿真系统需求分析221
7.2.1系统能力需求221
7.2.2接口需求224
7.2.3数据需求225
7.3仿真系统设计原理225
7.3.1部件管理和通信方法225
7.3.2仿真系统计算原理226
7.4仿真系统结构设计228
7.4.1仿真系统结构框架228
7.4.2功能模块划分228
7.4.3仿真系统类划分229
7.5仿真系统类设计229
7.5.1部件基类231
7.5.2部件类232
7.5.3抽象类235
7.6仿真系统设计示例238
第8章航空发动机总体性能优化设计
8.1引言241
8.2航空发动机设计点性能优化241
8.2.1设计点性能优化模型241
8.2.2设计点性能优化范例242
8.3航空发动机非设计点性能优化249
8.3.1非设计点性能优化模型249
8.3.2非设计点性能优化范例250
8.4航空发动机过渡态性能优化262
8.4.1过渡态性能优化模型262
8.4.2过渡态性能优化范例263
8.5航空发动机多工作点性能优化266
8.5.1多工作点性能优化模型266
8.5.2多工作点性能优化范例266
参考文献270