燃機機匣的熱力耦合分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、燃氣輪機機匣是燃氣輪機壓氣部段的外殼部分，主要承受氣體壓力載荷和溫度載荷。熱平衡、橢圓度和結(jié)構(gòu)輕量化，都是工程師們在機匣設(shè)計中所關(guān)注的重點問題。由于機匣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且在設(shè)計中需要同時考慮從開機到穩(wěn)定運行直至最后關(guān)閉的全過程溫度變化和壓力荷載，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)分析計算用時長，不利于進行優(yōu)化設(shè)計。本文針對燃氣輪機機匣部件，開展了機匣結(jié)構(gòu)的熱力耦合分析，通過機匣部件幾何模型和邊界載荷，實現(xiàn)了基于EGO算法的機匣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，給出了燃氣輪機機匣部件螺栓

2、預(yù)緊力及幾何尺寸的優(yōu)化結(jié)果。論文主要工作包含以下四個方面:
　　(1)介紹了Kriging替代模型的基本理論及MATLAB DACE工具包的使用方法。重點介紹了EGO算法的基本原理和優(yōu)點，給出其優(yōu)化設(shè)計流程圖，并以Branin函數(shù)作為數(shù)值算例進行了EGO算法與傳統(tǒng)Kriging算法的精度對比。
　　(2)建立了燃氣輪機機匣三維有限元分析模型，并對其進行了熱力耦合分析。針對不同時間階段下機匣溫度分布及徑向位移分布開展具體研究，

3、重點關(guān)注了敏感區(qū)域的最大應(yīng)力和橢圓度。
　　(3)提出了燃氣輪機機匣有限元分析的幾何與載荷簡化模型。在溫度分布和徑向位移結(jié)果與原模型基本保持一致的前提下，對幾何模型和網(wǎng)格劃分進行了簡化，并通過對比分析發(fā)現(xiàn)簡化后所需計算時長不到原計算時長的一半;而后，提出了一套針對多種載荷多時間步下工程數(shù)值分析問題的簡化載荷邊界條件的方法，并應(yīng)用于機匣的載荷簡化上，分析發(fā)現(xiàn)簡化前后的計算結(jié)果誤差對比在可接受范圍內(nèi)，且計算所需時間不到原模型計算用時的