火焰筒支撐布局方案分析與優(yōu)化.pdf

1、火焰筒的工作環(huán)境極為惡劣，且為多孔薄壁結(jié)構(gòu)，工作過程中承受著復(fù)雜的熱載荷和機(jī)械載荷，會(huì)使火焰筒局部變形過大導(dǎo)致破壞，因此，在設(shè)計(jì)階段需對(duì)其強(qiáng)度與變形程度進(jìn)行計(jì)算分析。本文針對(duì)目前國內(nèi)外使用廣泛的環(huán)形燃燒室火焰筒開展了如下研究工作：
　　（1）總結(jié)國內(nèi)外常見航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)形式，分析火焰筒的支撐布局形式，結(jié)合支承與定位部件的簡化方法，歸納了環(huán)形燃燒室的四種典型支撐布局形式。
　?。?）選定環(huán)形燃燒室火焰筒的幾何可調(diào)參數(shù)，使

2、用APDL語言在ANSYS中建立了三維火焰筒薄壁模型，分別施加邊界約束，模擬四種典型支撐布局形式。
　?。?）在有限元分析軟件ANSYS中驗(yàn)證了使用殼單元代替體單元對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算的可行性；計(jì)算了承受軸向力載荷、壓差載荷與溫度載荷的環(huán)形燃燒室火焰筒的變形與應(yīng)力，對(duì)比分析了四種典型支撐布局形式下火焰筒的軸向變形量，徑向變形量與筒體最大應(yīng)力；在冷態(tài)下，計(jì)算了火焰筒的軸向拉伸剛度。
　?。?）采用多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件Isig

3、ht，使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，分析了初始設(shè)計(jì)變量對(duì)目標(biāo)貢獻(xiàn)率和影響程度，篩選得到六個(gè)最終優(yōu)化設(shè)計(jì)變量；采用AMGA多目標(biāo)優(yōu)化算法，分別對(duì)不同支撐布局形式下的火焰筒進(jìn)行了變形最小化、應(yīng)力最小化、質(zhì)量最小化優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　?。?）使用MFC編制了環(huán)形火焰筒參數(shù)化建模分析與優(yōu)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)幾何參數(shù)可調(diào)的快速建模，快速選擇邊界條件施加、載荷施加、結(jié)果輸出的有限元計(jì)算分析，以及優(yōu)化軟件的調(diào)用。
　　本文計(jì)算對(duì)比了四種