基于流固耦合的傳熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、拓?fù)鋬?yōu)化方法發(fā)展迅猛，已被廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，且其應(yīng)用的學(xué)科也由最初的結(jié)構(gòu)力學(xué)逐步擴展到流體力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)等多學(xué)科。增材制造等新技術(shù)的出現(xiàn)又進(jìn)一步促進(jìn)了拓?fù)鋬?yōu)化方法的發(fā)展。過去十五年中，相關(guān)學(xué)者也將拓?fù)鋬?yōu)化方法應(yīng)用到流固耦合領(lǐng)域，但考慮流固耦合傳熱的工作仍然相對較少，尚未見到同時考慮流固耦合傳熱及結(jié)構(gòu)變形的相關(guān)研究成果。本文基于密度法拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計提出了考慮流固耦合傳熱及結(jié)構(gòu)變形的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法，該方法綜合考慮了流場、熱場

2、、結(jié)構(gòu)變形場，且適用于二維和三維問題。
　　文中首先以高溫高壓渦輪機匣實際結(jié)構(gòu)為例，借助商業(yè)軟件ANSYS Workbench利用參數(shù)優(yōu)化方法對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以給定壓降和熱功率條件下降低結(jié)構(gòu)平均溫度并減小變形為目標(biāo)，得到了該機匣結(jié)構(gòu)的最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)。其次為進(jìn)一步理解該機匣冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理，利用以上提出方法在商業(yè)軟件COMSOL中實現(xiàn)渦輪機匣冷卻結(jié)構(gòu)抽象模型的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，分別探究分析了不同入口位置、不同入口邊界條件以及不同目標(biāo)函