本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機關(guān)鍵部件形狀優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 航空發(fā)動機部件減重優(yōu)化 二維簡化模型研究 二維與三維混合模型 多級輪盤優(yōu)化 空心風扇葉片優(yōu)化

【摘要】：航空發(fā)動機作為航空飛行器的“心臟”,直接影響著飛行器的性能,在國家安全和國民經(jīng)濟領(lǐng)域具有重要作用。發(fā)動機性能指標中最重要參數(shù)之一就是推重比。對典型部件進行輕量化設(shè)計不僅可以提高發(fā)動機的推重比,還可以帶來直接的經(jīng)濟效益,因此減重優(yōu)化設(shè)計一直是航空學者們的研究重點。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,將CAD/CAE技術(shù)結(jié)合優(yōu)化技術(shù)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,己成為航空發(fā)動機設(shè)計階段的一個重要環(huán)節(jié)。輪盤和空心風扇葉片作為航空發(fā)動機關(guān)鍵部件,也是發(fā)動機的主要承重部件。因此本文以輪盤和空心風扇葉片研究對象,結(jié)合UG建模軟件和ANSYS有限元分析軟件,利用基于近似模型的全局優(yōu)化方法在Matlab環(huán)境中實現(xiàn)了部件的減重優(yōu)化設(shè)計。本文具體的研究工作主要包括三個部分：(1)螺栓孔二維簡化模型的精度研究。多級輪盤三維有限元分析工作量巨大,因此常用二維軸對稱模型進行替代分析。由于螺栓孔為非軸對稱結(jié)構(gòu),若用平面應(yīng)力單元模擬,需要考核二維計算的精度。另外,本文針對帶孔輪盤提出一種二維／三維混合模型的分析方法,并通過算例證明了該方法對孔邊應(yīng)力和位移的計算具有較高的精度,為帶孔模型的精確高效計算提供了一種有效的方法。(2)多級輪盤的優(yōu)化設(shè)計。首先對多級輪盤二維軸對稱模型進行參數(shù)化建模和多物理場耦合計算。在原始設(shè)計的基礎(chǔ)上,以多個應(yīng)力水平作為約束指標,針對不同的優(yōu)化目標進行了兩種方案的優(yōu)化設(shè)計。兩種方案利用CORS-RBF優(yōu)化方法均獲得了滿足約束要求的設(shè)計方案。(3)空心風扇葉片的優(yōu)化設(shè)計。本文研究了空心風扇葉片加強筋的設(shè)計方法,提出一種基于相對曲線坐標的葉片加強筋參數(shù)化造型方法,能夠避免幾何干涉問題�？招娘L扇葉片問題以減重為優(yōu)化目標,綜合考慮應(yīng)力、位移和頻率約束,利用CORS-RBF優(yōu)化方法得到了滿足約束的優(yōu)化方案。優(yōu)化后的空心風扇葉片減重近20%,取得了很好的效果。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機部件減重優(yōu)化 二維簡化模型研究 二維與三維混合模型 多級輪盤優(yōu)化 空心風扇葉片優(yōu)化
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V232
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 論文研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 輪盤優(yōu)化設(shè)計10-11
• 1.2.2 空心風扇葉片優(yōu)化設(shè)計11-12
• 1.3 研究問題的提出12-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 2 航空發(fā)動機關(guān)鍵部件優(yōu)化實現(xiàn)15-22
• 2.1 優(yōu)化問題介紹15
• 2.2 優(yōu)化方法介紹15-18
• 2.2.1 試驗設(shè)計16
• 2.2.2 近似模型16-17
• 2.2.3 基于近似模型的全局優(yōu)化17-18
• 2.3 優(yōu)化流程搭建18-20
• 2.3.1 參數(shù)化建模19
• 2.3.2 有限元分析19-20
• 2.3.3 優(yōu)化過程迭代20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 3 螺栓孔幾何簡化模型精度研究22-43
• 3.1 帶孔輪盤二維簡化模型精度研究22-32
• 3.1.1 幾何計算模型22-24
• 3.1.2 結(jié)果分析24-32
• 3.2 帶孔輪盤混合模型精度研究32-42
• 3.2.1 二維/三維混合建模方法33-34
• 3.2.2 幾何計算模型34-36
• 3.2.3 結(jié)果分析36-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 4 多級輪盤優(yōu)化43-52
• 4.1 參數(shù)化建模43-45
• 4.2 有限元分析45-47
• 4.2.1 外載荷45-46
• 4.2.2 強度性能約束46-47
• 4.2.3 平面應(yīng)力單元47
• 4.3 優(yōu)化問題描述47-49
• 4.3.1 方案147-48
• 4.3.2 方案248-49
• 4.4 優(yōu)化結(jié)果49-51
• 4.4.1 方案149-50
• 4.4.2 方案250-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 5 空心風扇葉片優(yōu)化52-61
• 5.1 葉片參數(shù)化建模52-53
• 5.2 原始葉片有限元分析53-54
• 5.3 優(yōu)化方案54-60
• 5.3.1 優(yōu)化問題描述54-56
• 5.3.2 優(yōu)化結(jié)果56-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況67-68
• 致謝68-69

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊平;環(huán)境友好的高效航空發(fā)動機[J];全球科技經(jīng)濟w，

本文編號：1004449