基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化研究

作者： 李杰   牛惠萌   赵世明   闫柯朴   李越   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 数学模型   航空发动机   电磁阀   参数优化   自适应模拟退火算法  

描述： 电磁阀是组成航空发动机数字电子控制系统的重要部件，其响应的快速性是制约航空发动机数字电子控制系统性能的重要因素。根据某型航空电磁阀的设计原理构建了一种电磁阀数学模型，并使用设计参数及实际的试验、试车数据对所建成的航空电磁阀数学模型进行了验证。验证结果显示，所设计的电磁阀数学模型具有较高的动静态的精度，在此基础上，设计了一种基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化方法，并对电磁阀的线圈匝数、阀芯质量、工作气隙的宽度和模型管直径等4个重要参数进行了优化。研究结果证实，相比于原设计方案，参数优化后的电磁阀开启响应时间缩短了50%，关闭响应时间缩短了45.4%。

基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化研究

作者： 李杰   牛惠萌   赵世明   闫柯朴   李越   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 数学模型   航空发动机   电磁阀   参数优化   自适应模拟退火算法  

描述： 电磁阀是组成航空发动机数字电子控制系统的重要部件，其响应的快速性是制约航空发动机数字电子控制系统性能的重要因素。根据某型航空电磁阀的设计原理构建了一种电磁阀数学模型，并使用设计参数及实际的试验、试车数据对所建成的航空电磁阀数学模型进行了验证。验证结果显示，所设计的电磁阀数学模型具有较高的动静态的精度，在此基础上，设计了一种基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化方法，并对电磁阀的线圈匝数、阀芯质量、工作气隙的宽度和模型管直径等4个重要参数进行了优化。研究结果证实，相比于原设计方案，参数优化后的电磁阀开启响应时间缩短了50%，关闭响应时间缩短了45.4%。

面向增材制造的航空发动机外部系统支架拓扑优化设计

作者： 孟亮   仲明哲   李文彪   夏凉   高彤   朱继宏   张卫红   来源： 中国机械工程 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 多载荷工况   增材制造   拓扑优化   变密度法   外部系统支架  

描述： 材制造样件的力学试验表明：面向增材制造的支架设计较初始结构质量减小约15%,刚度增大约20%,一阶固有频率提高约15%,结构强度显著增大。该方案实现了1个外部系统支架、2个管路支架和4颗铆钉的一体化增材制造，有效提升了发动机装配质量和效率，顺利通过地面静载和发动机点火试验。

某型号航空发动机风扇机匣优化设计

作者： 国强   刘公博   戚光鑫   赵一鉴   邵珠蕾   雷鹏   来源： 沈阳航空航天大学学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 风扇机匣   航空发动机   加强筋   减重   拓扑优化  

描述： 为了研究航空发动机风扇机匣加强筋的分布规律，使其在满足机匣包容要求的情况下获取最大的机匣刚度，同时在不降低机匣刚度的情况下实现机匣减重，以某型号航空发动机风扇机匣为例，基于OptiStrcut软件，采用形状优化方法，对机匣包容处的加强筋进行位置和形状优化设计，得到最佳的加强筋结构形式。采用拓扑优化的方法得到材料的最佳分布区域，基于以上优化结果，对机匣进行减重设计。通过在机匣上沿纵向开槽去除材料，以及去除无效多余材料的方式，能够在保证结构刚度的同时减轻整个机匣的质量，减重量达到机匣质量的12%左右，为机匣的优化和减重设计提供了新的思路。

基于拓扑优化的航空发动机滑油箱支架设计

作者： 王雁   周才华   周演   徐胜利   王博   李玉韦   刘中华   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 灵敏度分析   滑油箱支架   相对位移   拓扑优化   局部刚度  

描述： 支架是航空发动机滑油箱组件中的重要部件,用于连接和固定滑油箱组件中的箍带。但现有支架设计会引起与之相连的箍带承受偏心拉力,导致结构应力水平偏高进而发生疲劳破坏。本文提出了一种考虑结构局部刚度的拓扑优化方法,能够在提升支架整体刚度的同时兼顾局部刚度,使支架的刚度分布更加合理,进而显著降低与之相连的箍带的应力水平。利用该优化方法优化后的支架结构质量与初始结构相同,最大形变量降低了17.7%,与之相连的箍带结构不再受偏心拉力,应力分布更为均匀,最大应力降低了30.84%,验证了考虑结构局部刚度的拓扑优化方法在支架结构设计中的有效性。

微小型航空燃气轮机离心叶轮拓扑优化设计

作者： 邹桐煊   王云   来源： 航空工程进展 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 微小型航空燃气轮机   离心叶轮   骨架模型   增材制造   拓扑优化  

描述： 离心叶轮是微小型航空燃气轮机中的关键部件，要求其在满足气动性能的前提下，尽量减轻结构重量，传统设计制造技术已基本发挥到极致，但增材制造技术及拓扑优化设计方法的发展为其进一步优化设计拓展了新的空间。针对某型航空微型燃气轮机离心叶轮减重设计问题，依托增材制造和拓扑优化设计技术，在现有设计的基础上，首先对离心叶轮进行静强度分析，然后开展基于骨架模型的离心叶轮拓扑优化设计及可实现的工艺设计，最后对优化后的模型进行校核。结果表明：该优化设计模型实现离心叶轮减重8.7%，进一步提高了微小型航空燃气轮机的功重比；同时最大变形减少7.5%，最大等效应力减少0.59%，提升了离心叶轮工作时的安全裕度。

航空发动机短舱泄压门冲击载荷结构拓扑优化技术研究

作者： 侯亮   柴象海   白国娟   金智献   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   减重   冲击动力学   拓扑优化   应力  

描述： 部分航空发动机零部件的工作载荷类型属于冲击载荷,采用静力学强度判定准则无法证明其设计符合性,导致无法采用静力学载荷对其进行结构优化,需要建立基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法。以航空发动机泄压门铰链为研究对象,通过结构冲击动力学载荷拓扑优化技术研究,建立短舱腔压导致的泄压门弹开载荷作用下拓扑优化方法,提高泄压门铰链强度裕度,解决泄压门强度考核试验中出现的铰链断裂问题。基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法,能够避免动力学等效静载荷误差,优化结果更加符合载荷传力特征,为航空发动机零部件减重和应力降低优化提供了有效的解决途径。

微小型航空燃气轮机离心叶轮拓扑优化设计

作者： 邹桐煊   王云   来源： 航空工程进展 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 微小型航空燃气轮机   离心叶轮   骨架模型   增材制造   拓扑优化  

描述： 离心叶轮是微小型航空燃气轮机中的关键部件，要求其在满足气动性能的前提下，尽量减轻结构重量，传统设计制造技术已基本发挥到极致，但增材制造技术及拓扑优化设计方法的发展为其进一步优化设计拓展了新的空间。针对某型航空微型燃气轮机离心叶轮减重设计问题，依托增材制造和拓扑优化设计技术，在现有设计的基础上，首先对离心叶轮进行静强度分析，然后开展基于骨架模型的离心叶轮拓扑优化设计及可实现的工艺设计，最后对优化后的模型进行校核。结果表明：该优化设计模型实现离心叶轮减重8.7%，进一步提高了微小型航空燃气轮机的功重比；同时最大变形减少7.5%，最大等效应力减少0.59%，提升了离心叶轮工作时的安全裕度。

航空发动机短舱泄压门冲击载荷结构拓扑优化技术研究

作者： 侯亮   柴象海   白国娟   金智献   来源： 航空科学技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   减重   冲击动力学   拓扑优化   应力  

描述： 部分航空发动机零部件的工作载荷类型属于冲击载荷,采用静力学强度判定准则无法证明其设计符合性,导致无法采用静力学载荷对其进行结构优化,需要建立基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法。以航空发动机泄压门铰链为研究对象,通过结构冲击动力学载荷拓扑优化技术研究,建立短舱腔压导致的泄压门弹开载荷作用下拓扑优化方法,提高泄压门铰链强度裕度,解决泄压门强度考核试验中出现的铰链断裂问题。基于冲击动力学载荷的航空发动机结构拓扑优化方法,能够避免动力学等效静载荷误差,优化结果更加符合载荷传力特征,为航空发动机零部件减重和应力降低优化提供了有效的解决途径。

基于拓扑优化的航空发动机滑油箱支架设计

作者： 王雁   周才华   周演   徐胜利   王博   李玉韦   刘中华   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 灵敏度分析   滑油箱支架   相对位移   拓扑优化   局部刚度  

描述： 支架是航空发动机滑油箱组件中的重要部件,用于连接和固定滑油箱组件中的箍带。但现有支架设计会引起与之相连的箍带承受偏心拉力,导致结构应力水平偏高进而发生疲劳破坏。本文提出了一种考虑结构局部刚度的拓扑优化方法,能够在提升支架整体刚度的同时兼顾局部刚度,使支架的刚度分布更加合理,进而显著降低与之相连的箍带的应力水平。利用该优化方法优化后的支架结构质量与初始结构相同,最大形变量降低了17.7%,与之相连的箍带结构不再受偏心拉力,应力分布更为均匀,最大应力降低了30.84%,验证了考虑结构局部刚度的拓扑优化方法在支架结构设计中的有效性。