渦輪葉片多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化及近似技術(shù)研究.pdf

1、航空發(fā)動機的設(shè)計涉及氣動、傳熱、結(jié)構(gòu)、振動、壽命和可靠性等多個學(xué)科，隨著設(shè)計要求的不斷提高，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已很難滿足要求，迫切需要引進一個綜合考慮各學(xué)科(子系統(tǒng))的相互影響、獲得系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計的新方法，這就是多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法。論文重點研究了渦輪葉片的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化，主要內(nèi)容如下： 1．概述了多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化的概念、誕生背景及研究進展。它是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ膹?fù)雜系統(tǒng)設(shè)計方法，在航空發(fā)動機及典型構(gòu)件的設(shè)計方面得到了一定的發(fā)展，提出了

2、應(yīng)用過程中存在的困難及解決方案。 2．介紹了幾種常用的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法，包括文中所使用的多學(xué)科可行優(yōu)化方法與協(xié)作優(yōu)化方法。 3．建立了渦輪葉片的參數(shù)化建模方法。提供優(yōu)化所需的可變設(shè)計參數(shù)、自動生成用于學(xué)科分析的相應(yīng)模型、為學(xué)科間的信息交流給予參數(shù)支持等，都與參數(shù)化建模密切相關(guān)，文中詳細(xì)闡述了基于五次多項式的參數(shù)化造型方法。 4．渦輪葉片設(shè)計涵蓋了氣動、傳熱、結(jié)構(gòu)等多個相互耦合的學(xué)科，在實現(xiàn)各學(xué)科分析的基礎(chǔ)

3、上，如何解決學(xué)科間的耦合關(guān)系成為研究的重點與難點。論文采用插值方法實現(xiàn)氣壓、溫度、變形等耦合信息的傳遞，達到解耦的效果。 5．針對渦輪葉片多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化中存在的分析周期長、收斂速度慢等問題，引入了近似技術(shù)和變復(fù)雜度技術(shù)，以提高設(shè)計效率。介紹了常用的近似模型，進行了試驗設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上完成了優(yōu)化設(shè)計變量的選取與近似初始模型的建立等工作；實現(xiàn)了基于近似技術(shù)的葉片氣動優(yōu)化和基于近似模型的葉片多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化，獲得了較滿意的結(jié)果。