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- 航空发动机压气机整体叶盘多学科设计优化
- 作者： 陈智 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 整体叶盘 多学科设计优化 多学科耦合
- 描述： 航空发动机压气机整体叶盘的设计过程，需要气动和结构强度两个学科的协同。传统的设计流程中，两个学科设计流程分开进行，这往往会导致学科间的冲突，使其中某个学科的设计要求得不到满足。为修正这些设计中的不足，需要大量的时间和金钱在两个学科之间往复协调和迭代。鉴于此，本文致力于建立一种新的设计方法：将设计过程分为两步，第一步根据两个学科的学科规律和传统的设计方法，得到初始的设计结果，这往往并不能满足所有的设计要求，然后应用多学科优化技术代替传统的设计过程，首先对初始设计成果进行分析，找到各个学科中不满足设计要求的原因；第二步是针对这些原因设置合理的设计变量，优化目标和约束，运用多学科优化技术一次性解决之。这样能节省传统设计过程中处理此类问题所需要的时间和成本，并减小对设计者经验的依赖，提高设计的效率。本文首先阐述了整体叶盘气动性能与结构强度设计与分析的方法，介绍了设计过程中整体叶盘几何模型参数化的原理，并引入数个设计分析和优化的算例，分别对所介绍的方法进行阐述和验证。在此基础上，对整体叶盘设计过程中各学科的耦合特性进行分析。并引入一个算例，实践和验证本文所提出的设计方法和思路。最后本文还对不确定性优化方法在整体叶盘设计中的应用进行了初步探索，明确了在整体叶盘的设计和优化过程中，以结构可靠性作为约束，以气动稳健性作为目标的非确定性优化模型。根据数理统计理论，将稳健性分为三类，说明传统的基于统计质量的稳健性概念并不适用于压气机气动性能。通过对压气机特性线的分析，指出了压气机气动性能稳健性的实际含义。