本發明涉及航空發動機試驗，具體而言，涉及一種高壓渦輪性能不確定度評估方法、裝置及可讀存儲介質。

背景技術：

1、燃氣渦輪發動機包含若干個主要部件，這些部件通過一系列熱力學工作循環，改變氣流的狀態，并對外提供推力或者帶動負載。現代渦扇發動機的設計都遵循單元體的概念，如圖1所示，一個典型的雙轉子渦扇發動機，由幾個主要單元體組成：風扇單元體11、低壓壓氣機(lpc)單元體12、核心機13、低壓渦輪(lpt)單元體14及附件齒輪箱15。核心機13主要由壓氣機(hpc)、燃燒室和高壓渦輪(hpt)組成，包括了發動機系統中高溫、高壓和高轉速的三大部件。

2、為支撐發動機整機試驗，需要進行核心機試驗，評估發動機工作包線典型工況的核心機性能，包括核心機循環功、總壓比、總溫比、高壓壓氣機效率及換算流量、高壓渦輪效率及換算流量及共同工作線的匹配情況。核心機試驗中高壓壓氣機的工作環境溫度相對較低，進出口一般都布置有溫度、壓力測點；而高壓渦輪工作環境溫度很高，無法直接進行高壓渦輪進口溫度測量，僅能對出口溫度進行測量。因此，高壓渦輪的效率無法直接根據進出口溫度進行計算，需要根據核心機功率平衡、流量平衡進行估算，計算鏈較長，計算結果會受到計算鏈中各個測量結果誤差的影響，因此難以直接利用誤差傳遞公式來評估不確定度。

技術實現思路

1、本發明的目的在于，提供了一種高壓渦輪性能不確定度評估方法，其能夠改善不確定度評估困難的技術問題。

2、本發明的目的還在于，提供了一種高壓渦輪性能不確定度評估裝置，其能夠改善不確定度評估困難的技術問題。

3、本發明的目的還在于，提供了一種可讀存儲介質，其能夠改善不確定度評估困難的技術問題。

4、本發明的實施例可以通過以下方式實現：

5、一種高壓渦輪性能不確定度評估方法，其包括獲取多個直接測量值數據；

6、對所述多個直接測量值數據分別按照正態分布隨機取值，得到多個數據組；其中，每一所述數據組包括與所述多個直接測量值數據一一對應的多個數據；

7、將所述多個數據組分別輸入高壓渦輪性能評估數學模型，所述高壓渦輪性能評估數學模型求解得到多個性能數據；

8、根據所述多個性能數據以及預設置信區間確定性能不確定度。

9、可選地，所述性能數據的類型包括高壓渦輪效率和高壓渦輪換算流量。

10、可選地，所述多個直接測量值數據的類型包括：壓氣機進口流量、壓氣機進口溫度、壓氣機出口溫度、壓氣機引氣溫度、壓氣機引氣壓力、高壓渦輪供氣壓力、燃燒室出口壓力、高壓渦輪出口壓力以及燃油流量。

11、可選地，所述高壓渦輪性能不確定度評估方法還包括：

12、根據需進行性能不確定度評估的高壓渦輪核心機構建所述高壓渦輪性能評估數學模型；

13、其中，所述高壓渦輪核心機包括壓氣機、燃燒室、高壓渦輪一級導葉以及葉片排，所述壓氣機、所述燃燒室、所述高壓渦輪一級導葉以及所述葉片排依次設置，所述壓氣機前側具有壓氣機進口，所述壓氣機與所述燃燒室之間具有壓氣機出口，所述燃燒室與所述高壓渦輪一級導葉之間具有高壓渦輪進口，所述高壓渦輪一級導葉與所述葉片排之間具有高壓渦輪一級導葉出口，所述葉片排后側具有高壓渦輪出口；

14、所述高壓渦輪核心機還包括第一引氣氣路以及第二引氣氣路，所述第一引氣氣路將冷卻氣從所述壓氣機引入所述高壓渦輪一級導葉，所述第二引氣氣路將冷卻氣從所述壓氣機引入所述葉片排處。

15、可選地，所述性能數據包括高壓渦輪效率ηhpt；構建所述高壓渦輪性能評估數學模型的公式包括：

16、

17、phpt＝phpc；

18、

19、其中，w41為高壓渦輪一級導葉出口流量，t41為高壓渦輪一級導葉出口溫度；phpc為壓氣機消耗功率；far41為高壓渦輪一級導葉出口油氣比；p4為燃燒室出口壓力；p44為高壓渦輪出口壓力；

20、所述高壓渦輪一級導葉出口流量w41根據以下公式獲得：

21、w41＝w40+w6；

22、w40＝w25-w5-w6+wf；

23、w5＝θ(p5，t5，p5t)；

24、w6＝θ(p6，t6，p6t)；

25、其中，w25為壓氣機進口流量；p5為第一引氣氣路的氣壓；t5為第一引氣氣路的溫度；p5t為高壓渦輪一級導葉的供氣側壓力；p6為第二引氣氣路的氣壓；t6為第二引氣氣路的溫度；p6t為葉片排的供氣測壓力；wf為燃油流量；

26、所述高壓渦輪一級導葉出口油氣比far41根據以下公式獲得：

27、

28、所述高壓渦輪一級導葉出口溫度t41根據以下公式獲得：

29、t41＝t(h41，far41)；

30、h41＝h41/w41；

31、

32、t40＝t(h40，far40)；

33、

34、

35、

36、其中，t31為壓氣機出口溫度；far31為壓氣機出口的油氣比；lhv為燃油熱值；ηb為燃燒效率；far6為第二引氣氣路的油氣比，far6＝0；

37、所述壓氣機消耗功率phpc根據以下公式獲得：

38、

39、w31＝w25-w5-w6；

40、其中，t31為壓氣機出口溫度；far31為壓氣機出口油氣比，far31＝0；far5為第一引氣氣路的油氣比，far5＝0；t25為壓氣機進口溫度；far25為壓氣機進口的油氣比，far25＝0。

41、可選地，所述多個直接測量值數據包括：燃燒室出口壓力p4、高壓渦輪出口壓力p44、壓氣機進口流量w25、第一引氣氣路的氣壓p5、第一引氣氣路的溫度t5、高壓渦輪一級導葉的供氣側壓力p5t、第二引氣氣路的氣壓p6、第二引氣氣路的溫度t6、葉片排的供氣側壓力p6t、燃油流量wf、壓氣機出口溫度t31和壓氣機進口溫度t25。

42、可選地，所述性能數據包括高壓渦輪換算流量w41，corrected；構建所述高壓渦輪性能評估數學模型的公式包括：

43、

44、其中，w41為高壓渦輪一級導葉出口流量，t41為高壓渦輪一級導葉出口溫度；p4為燃燒室出口壓力；

45、所述高壓渦輪一級導葉出口流量w41根據以下公式獲得：

46、w41＝w40+w6；

47、w40＝w25-w5-w6+wf；

48、w5＝θ(p5，t5，p5t)；

49、w6＝θ(p6，t6，p6t)；

50、其中，w25為壓氣機進口流量；p5為第一引氣氣路的氣壓；t5為第一引氣氣路的溫度；p5t為高壓渦輪一級導葉的供氣側壓力；p6為第二引氣氣路的氣壓；t6為第二引氣氣路的溫度；p6t為葉片排的供氣測壓力；wf為燃油流量。

51、可選地，所述多個直接測量值數據包括：燃燒室出口壓力p4、壓氣機進口流量w25、第一引氣氣路的氣壓p5、第一引氣氣路的溫度t5、高壓渦輪一級導葉的供氣側壓力p5t、第二引氣氣路的氣壓p6、第二引氣氣路的溫度t6、葉片排的供氣測壓力p6t和燃油流量wf。

52、可選地，對所述多個直接測量值數據分別按照正態分布隨機取值，得到多個數據組的步驟包括：

53、對每個直接測量值按照99.73％的所述預設置信區間評估，并在所述預設置信區間范圍內進行隨機取值；多個直接測量值隨機獲得的一個數據組成一個所述數據組；

54、根據所述多個性能數據以及預設置信區間確定性能不確定度的步驟包括：

55、根據所述多個性能數據計算標準差s；

56、按照99.73％的所述預設置信區間評估，所述不確定度為±3s。

57、一種高壓渦輪性能不確定度評估裝置，其包括獲取模塊，所述獲取模塊用于獲取多個直接測量值數據；

58、取值模塊，所述取值模塊用于對所述多個直接測量值數據分別按照正態分布隨機取值，以形成數據組；

59、高壓渦輪性能評估數學模型，所述高壓渦輪性能評估數學模型用于根據所述數據組求解得到性能數據；

60、計算模塊，所述計算模塊用于根據多個所述性能數據以及預設置信區間確定性能不確定度。

61、一種可讀存儲介質，所述可讀存儲介質中存儲有計算機程序，所述計算機程序用于被處理器執行，以實現如上述的高壓渦輪性能不確定度評估方法。

62、本發明的實施例提供的高壓渦輪性能不確定度評估方法、裝置及可讀存儲介質的有益效果包括：

63、本發明的實施例提供了一種高壓渦輪性能不確定度評估方法，該方法包括獲取多個直接測量值數據；對多個直接測量值數據分別按照正態分布隨機取值，得到多個數據組；其中，每一數據組包括與多個直接測量值數據一一對應的多個數據；將多個數據組分別輸入高壓渦輪性能評估數學模型，通過高壓渦輪性能評估數學模型求解得到多個性能數據；根據該多個性能數據以及預設置信區間確定性能不確定度。該高壓渦輪性能不確定度評估方法，通過多個直接測量值并采用隨機誤差分析方法得到性能不確定度，實現了對性能不確定度的有效評估，且評估結果更加準確。

64、本發明的實施例還提供了一種高壓渦輪性能不確定度評估裝置，其包括獲取模塊，獲取模塊用于獲取多個直接測量值數據；取值模塊，取值模塊用于對多個直接測量值數據分別按照正態分布隨機取值，以形成數據組；高壓渦輪性能評估數學模型，高壓渦輪性能評估數據模型用于根據數據組求解得到性能數據；計算模塊，計算模塊用于根據多個性能數據以及預設置信區間確定性能不確定度。該高壓渦輪性能不確定度評估裝置可以實現對高壓渦輪性能不確定度的有效評估，且評估結果準確。

65、本發明的實施例還提供了一種可讀存儲介質，該可讀存儲介質中存儲的計算機程序可通過被處理器執行實現上述的高壓渦輪性能不確定度評估方法，因此也具有可以實現對性能不確定度的有效評估，且評估結果更加準確的有益效果。