前言在發(fā)動(dòng)機(jī)的總體性能研究中，發(fā)動(dòng)機(jī)部件特性圖的準(zhǔn)確程度對(duì)總體性能的計(jì)算結(jié)果有顯著的影響。經(jīng)驗(yàn)表明，若部件特性選用不當(dāng)，在有些工況往往得不到在發(fā)動(dòng)機(jī)中的匹配工作點(diǎn);在整機(jī)試驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)確的部件特性對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的監(jiān)測(cè)和故障診斷也有重要意義。在對(duì)一臺(tái)已投入運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能研究、分析和監(jiān)測(cè)時(shí)，由于部件特性的數(shù)學(xué)模型或測(cè)量裝置本身存在的理論誤差和隨機(jī)誤差以及各部件的安裝影響和工作環(huán)境等因素的變化，都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)部件的實(shí)際特性與部件計(jì)算或試驗(yàn)得到的不完全一致。因此，需要由有限的發(fā)動(dòng)機(jī)已知性能數(shù)據(jù)推測(cè)出接近實(shí)際工作中的部件特性。利用發(fā)動(dòng)機(jī)性能的耦合優(yōu)化計(jì)算得到相關(guān)部件特性的修正系數(shù)，并利用該修正系數(shù)對(duì)原有特性進(jìn)行修正。

　　耦合優(yōu)化計(jì)算方法已較成熟，但用于部件特性修正時(shí)，一般采用簡(jiǎn)單的近似。本文是利用發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能的耦合優(yōu)化計(jì)算，得到部件特性在各個(gè)工作點(diǎn)的耦合系數(shù)，采用基于特性圖相似性的非線性最小二乘擬合，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的部件特性曲面進(jìn)行修正，以獲得更接近實(shí)際運(yùn)行情況的部件特性。

　　由于樣點(diǎn)在特性圖上可以是任意分布的，本文采用了曲面的形式來(lái)描述部件特性。如有分布在整個(gè)特性范圍上的大量樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，則可直接采用這些離散數(shù)據(jù)點(diǎn)估計(jì)出曲面的一、二階導(dǎo)數(shù)，并擬合出光滑的特性曲面.但是，通常很難得到足夠多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此，必須參考原來(lái)特性圖的變化規(guī)律進(jìn)行修正。基于同一類型部件特性圖變化規(guī)律的相似性，在修正計(jì)算中，將特性曲面網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)值作為曲面擬合時(shí)的自變量;節(jié)點(diǎn)的各一、二階導(dǎo)數(shù)和混合偏導(dǎo)數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)的一部分，以基本保持原特性曲面的變化規(guī)律。曲面擬合，采用非線性最小二乘法，使各樣點(diǎn)的特性值，在最小二乘的意義上，充分接近于由耦合優(yōu)化計(jì)算得到的值(等于耦合系數(shù)與參考特性值的積)。這樣，修正后的特性能夠更好地與實(shí)際特性相符合，也可以較好地保持特性曲面的變化規(guī)律。

　　由于在樣點(diǎn)采用局部雙三次插值，一個(gè)樣點(diǎn)值只影響相鄰16個(gè)節(jié)點(diǎn)的修正。為提高計(jì)算速度，將特性區(qū)域劃分為含樣點(diǎn)的部分和不含樣點(diǎn)的部分，分別部件特性圖的非線性最小二乘擬合修正在這兩個(gè)域內(nèi)，依次循環(huán)迭代，進(jìn)行非線性最小二乘擬合，直至滿足精度要求為止。以上方法，可以使各樣點(diǎn)的總誤差水平，在最小二乘的意義上趨于最小。在驗(yàn)證修正后的部件特性的準(zhǔn)確程度時(shí)，同樣采用發(fā)動(dòng)機(jī)性能的耦合優(yōu)化算法。由耦合系數(shù)的定義可知，若采用修正后的特性計(jì)算，得到的耦合系數(shù)越接近于1，則說(shuō)明與真實(shí)特性的一致性越好。

　　4計(jì)算結(jié)果以燃燒室效率特性為例進(jìn)行說(shuō)明。

　　為了便于觀察變化情況，將特性修正前各樣點(diǎn)的耦合系數(shù)按從小到大的順序畫出，并按這些點(diǎn)的順序畫出經(jīng)特性修正后各點(diǎn)的修正系數(shù)。由圖1可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)特性修正后，各樣點(diǎn)的修正系數(shù)都集中在1.0附近，特別是原來(lái)偏差大的點(diǎn)得到了很好的改善。由于在特性修正中，考慮的是所有樣點(diǎn)的總體誤差水平趨于最小，因此，原來(lái)一些接近1.0的修正系數(shù)會(huì)有不太大的偏離趨勢(shì)。這一方面是由于受到其他點(diǎn)的影響，也與穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確程度有關(guān)。

　　5結(jié)論利用建立在同類部件特性相似性基礎(chǔ)上的非線性最小二乘擬合算法，可以由離散樣點(diǎn)的特性修正系數(shù)得到更加符合部件實(shí)際特性的特性圖，算法是可行和有效的。修正后的部件特性圖能夠更準(zhǔn)確的反映其實(shí)際工作特性，結(jié)果精度與發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型同實(shí)際工況的接近程度(如算法的精確程度、對(duì)實(shí)際工作條件和過(guò)程模擬的準(zhǔn)確程度等等)、原始數(shù)據(jù)量的多少及其準(zhǔn)確程度等因素密切相關(guān)。此外，應(yīng)對(duì)各部件特性的特點(diǎn)進(jìn)行詳盡的數(shù)學(xué)描述，如其變化規(guī)律和變化范圍等等，并在實(shí)現(xiàn)非線性最小二乘擬合算法時(shí)充分考慮這些特點(diǎn)，使修正后的特性圖能更好地反映部件特性的真實(shí)規(guī)律。