(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111280406.6 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 潘慕绚　郑天翔　吴明　武乐群　 黄金泉　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 代理人 秦秋星 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种面向航空发动机的动态压力智能测量 方法 (57)摘要 本发明提供一种面向航空发动机的动态压 力智能测量方法， 包括以下步骤： 步骤1)基于多 物理场间的耦合关系建立短测管及压气机出口 流道3维数值仿真模型； 步骤2)压气机出口和短 测管内流场参数计算； 步骤3)建立基于RNN神经 网络的动态总压智能测量方法。 本发 明与现有技 术相比， 具有以下技术效果： (1)通过短测管 实现 压力信号的滞止， 最大限度减少动态压力衰减， 保留压力的动态信息。 (2)通过基于神经网络的 动态压力恢复模 型， 实现了对动态压力衰减的补 偿拟合， 进一 步提高测量精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114077775 A 2022.02.22 CN 114077775 A 1.一种面向航空发动机的动态压力 智能测量方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1)， 基于多物理场间的耦合关系建立短测管及压气机出口流道3维数值仿真模型； 步骤2)， 压气机出口和短测管内流场参数计算； 步骤3)， 建立基于RN N神经网络的动态总压智能测量方法。 2.根据权利要求1所述的一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所述步骤1)中的3维数值仿真模型建立平台为ANSYS  CFX software平台， 具体步骤如下： 步骤1.1)， 确定短测管几何尺寸、 压气机出口几何尺寸和充分发展流道长度； 步骤1.2)， 基于步骤1.1)确定的尺寸数据， 建立压气机出口流道几何模型、 内机匣几何 模型和短测管几何模型； 步骤1.3)， 根据步骤1.2)建立的几何模型， 划分网格， 建立压气机出口流道网格模型、 内机匣网格模型、 短测管网格模型。 3.根据权利要求2所述一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所 述步骤1.3)的具体步骤如下： 步骤1.3.1)， 采用ANSYS  CFX software平 台中的ANSYS  Workench  Mesh软件对其划分 网络， 考虑到边界层处气体速度梯度较大， 沿流体域向流固边界的方向逐渐对网格进行局 部加密； 步骤1.3.2)， 为保证计算结果的可靠性同时兼顾计算时间， 有必要检查网格适应性， 从 而选择合适的网格数目； 在网格验证过程中通过对短测管腔、 短测管进口前后200mm区域不 断进行加密。 4.根据权利要求2所述的一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所述步骤2)的具体步骤如下： 步骤2.1)， 选取飞机包线中发动机6个典型工作点， 基于已有的某型涡扇发动机气动热 力学模型， 开展典型工作点处的发动机工作过程仿 真， 获得发动机中压气 机出口总压、 发动 机外涵静压、 静温和气体流速数据； 步骤2.2)， 依据步骤1.2)所建立的压气机出口流道几何模型、 内机匣几何模型和短测 管几何模型， 设置 3维数值仿真模型的3维几何模型； 步骤2.3)， 基于步骤2.1)中所获得的静压、 静温和 气体流速以及预设的材料特性参数， 设置短测管及压气 机出口流道3维数值仿 真模型的边界条件， 开展流场压力动态变化的3维 数值仿真， 获得短测管入口端和量测端总压、 总温动态变化数据。 5.根据权利4所述的一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所述 步骤2.1)的具体步骤如下： 步骤2.1.1)， 选取(H＝0km,Ma＝0.8)、 (H＝2km,Ma＝0.8)、 (H＝4km,Ma＝0.2)、 (H＝ 10km,Ma＝1.4)、 (H＝14 km,Ma＝1)和(H＝16km,Ma＝1.8)， 共6个典型工作点； 步骤2.2.2)， 分别在6个工作点， 依次进行正弦、 随机和阶跃形式压力信号为短测管输 入信号的气动热力学仿真， 得 所需参数。 6.根据权利 5所述的一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所述 步骤2.3)的具体步骤如下： 步骤2.3.1)， 在ANSYS  CFX software中， 以振幅为0.3、 0.5Mpa， 频率为5Hz、 18Hz和30Hz 分别定义 正弦函数 形式的动态压力 信号， 以它 们作为三维数值仿真模型的一项边界条件；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114077775 A 2步骤2.3.2)， 在ANSYS  CFX software中， 依据步骤2.2.2)中得到阶跃和随机信号形式 的动态压力数据拟合得到非线性 函数， 作为 三维数值仿真模型的一项边界条件。 7.根据权利要求1所述的一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所述步骤3)的具体步骤如下： 步骤3.1)， 建立 一个RNN网络； 步骤3.2)， 基于步骤2.1)和步骤2.3)所得仿真数据， 选取RNN网络输入、 输出以及网络 数据集、 训练集、 测试集； 步骤3.3)， 设置RN N网络训练参数， 训练神经网络， 形成动态总压智能测量方法。 8.根据权利要求7所述一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所 述步骤3.2)的具体步骤如下： 步骤3.2.1)， 选取短测管量测端总压、 换算转速、 飞行高度、 马赫数、 地面大气压力作 为 RNN网络输入， 同时考虑到样本 之间采样步长的差异 性， 将时间也作为 RNN网络的一个输入， 以短测管入口端压力为输出； 步骤3.2.2)， 选取短测管量测总压、 换算转速、 飞行高度、 马赫数、 地面大气压力、 时间、 短测管入口端压力构成RNN网络数据集， 并随机选取其中75％的数据为训练集， 25％的数据 为测试集； 9.根据权利要求7所述一种面向航空发动机的动态压力智能测量方法， 其特征在于： 所 述步骤3.3)的具体步骤如下： 步骤3.3.1)， 设置网络训练次数、 学习率、 训练要求精度和隐含层数量， 训练RN N网络； 步骤3.3.2)， 基于步骤3.3.1)所得模型， 以短测管量测端总压和飞行环境、 工作状态数 据， 获得短测管入口端处压气机流场的动态压力， 从而建立短测管动态压力的一种智能测 量方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114077775 A 3