航空发动机叶片榫头优化设计研究

针对航空发动机常用的2～5对齿枞树型榫头连接形式, 进行了优化设计研究。建立了7个设计变量、以重量最轻为目标并满足静强度的数学模型。在选定齿数(2, 3, 4或5对齿)的前提下, 首先进行优化计算, 取得初步最优方案后, 再进行二维有限元考核及寿命估算。通过对某发动机涡轮榫头的优化, 取得了满意的效果。      

发动机榫头/榫槽接触问题的可靠性形状优化设计

在结构可靠性形状优化的基础上，推导了接触问题随机有限元的灵敏度解析分析表达式，给出了优化分析的基本步骤，并对某发动机燕尾型榫头／榫槽接触结构，选取榫头齿颈宽和齿面倾斜角为设计变量，以榫头最大拉伸应力、齿面挤压应力及可靠度指标为约束条件，对榫头边界上节点的最大当量应力进行了优化分析。结果表明，优化后榫头和榫槽接触面上的接触压力、当量应力及可靠度指标的分布更加均匀，验证了优化分析模型的合理性及所提出的可靠性形状优化设计方法的有效性，为榫头／榫槽的结构设计提供有价值的参考。     

航空发动机空气管路应力优化设计

针对航空发动机空气管路系统受载应力及应变过大的问题,对该系统进行3维全尺寸弹塑性分析,讨论了载荷加载过程对应力应变的影响;对应力较大部位采用结构分解方法建立优化模型,进行管路部件应力优化,获得三通结构尺寸优化结果;利用参数灵敏度分析结果选择合适的设计变量,建立系统管线优化模型,补偿热-位移载荷产生的附加应力。优化结果显示,最大总应力降低5.49%,附加载荷应力降低12.28%。验证了方法的有效性。     

基于遗传算法的航空发动机管路优化设计

本文根据航空发动机管路的结构和振动特点 ,以有限元计算为基础 ,采用遗传算法为优化方法 ,在通用有限元软件 NASTRAN的平台上开发了管路振动设计优化程序。本文以调频和调幅为目标函数 ,对某一真实导管进行了优化设计 ,计算和分析表明 ,本方法能快速高效地获得最优解 ,应力计算证明这些解满足工程要求的应力分布 ,并建议在必要情况下增加管路用金属橡胶减振器以降低可能出现的振动过大。     

基于Workbench 的多级轮盘组件优化设计

为了改善轮盘的性能,基于Workbench与集成的优化软件opt i SLang建立热与结构耦合的多物理场优化平台,对多级轮盘组件进行了减质优化设计。结果表明:优化后各级轮盘应力及变形满足设计要求,子午面应力储备分布均匀,提高了材料的利用率,低压涡轮盘质量共减轻4.45 kg,达到了预期目标。本优化设计平台为基于轮盘子午面的2维优化平台,可用于轮盘方案阶段的设计工作,为建立更为详细的轮盘3维优化平台提供技术储备。     

《航空发动机》编辑委员会成员简介(二)

1942年3月出生,1965年12月毕业于哈尔滨军事工程学院航空发动机设计专业,同年分配到沈阳发动机设计研究所工作;1983～1985年间,作为访问学者到美国加州大学伯克利分校进修;历任设计室专业组长、副总设计师、副所长、所科技委副主任等;为自然科学研究员,享受国务院政府特殊津贴。     

《航空发动机》编辑委员会成员简介(五)

1961年出生,自然科学研究员,1983年毕业于北京航空学院,现任中航工业沈阳发动机设计研究所传动润滑专业副总师。     

基于多目标遗传算法的航空发动机总体性能优化设计

采用一种基于Pareto最优解的多目标遗传算法—NSGAⅡ算法,以双轴混合排气式涡轮风扇发动机为算例,集成发动机性能模型、流路尺寸模型和质量模型,以单位推力、耗油率等为目标函数进行了多目标优化设计。计算结果表明:NSGAⅡ算法具有较好的稳健性和鲁棒性;基于NSGAⅡ算法的发动机总体性能优化方法能够获得目标空间内分布均匀的Pareto最优解集,有效克服了发动机总体性能方案设计时人工经验依赖较重的缺点,可为决策者进行目标权衡提供充分依据。      

航空发动机初步设计阶段涡轮流道多学科优化设计分析方法

针对航空发动机涡轮初步设计阶段,在完成气动流道初步设计的前提下,综合考虑气动流道与叶片轮盘关键结构特征的制约和平衡关系,建立了关于高压涡轮气动流道和转子强度分析的多学科优化模型,进行了以气动流道效率和转子结构质量为目标函数的涡轮流道多学科多目标优化,优化后涡轮转子最大径向应力和最大周向应力分别下降4.62%和10.63%,同时危险截面处的平均径向应力和周向应力也分别下降了42.99%和3%,使涡轮部件气动和结构强度的多学科综合性能提高3.41%.     

航空发动机燃油系统定压活门参数优化设计

定压活门在燃油系统中为多个伺服机构供油,针对其稳定性、稳态精度、鲁棒性等设计要求,以及多个设计参数相互竞争又相互矛盾的选择,提出了一种基于优化算法的参数设计方法。建立了定压活门数学模型,基于稳态模型进行了参数设计分析。结果表明：定压活门存在流量稳态工作区,在流量稳态工作区内,阀芯截面积增大,流量敏感度增大,但阀芯截面积过大会增大定压活门的体积。根据定压活门压力范围计算了稳态参数,以调节时间和超调量为目标,取3组不同定压腔容积,将弹簧腔容积、阻尼孔径、运动阻尼、阀芯质量作为参数,基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行了动态优化。Pareto解集表明调节时间和超调量相互矛盾。选取1组解经AMESim仿真验证,优化后的结构参数能够使调节时间缩短20%以上,超调量降低15%以上,定压活门动态性能得到改善。     

立式轮盘变幅循环旋转试验器

为了较精确地预示轮盘低循环疲劳寿命,我们将轮盘超转、破裂试验器改造成应用微机自动控制的变幅循环旋转试验器,成功地完成了一个轮盘的变幅低循环疲劳旋转试验,给出了轮盘幅板偏心孔的裂纹起始寿命和扩展寿命。      

涡轮盘的损伤容限分析

本文是“断裂力学在涡轮盘上应用”课题研究的总结。研究工作紧密结合某发动机Ⅰ级涡轮盘槽底裂纹的实际问题,得出涡轮盘损伤容限设计方法。根据工程实际,提出适于涡轮盘裂纹尖端参量J积分计算的二次计算法,及确定涡轮盘临界裂纹长度a_(IC)的准则和方法。在裂纹扩展寿命计算中,采用大量实际统计数据修正计算公式,故有工程应用价值。     

航机舰用燃气轮机推进系统的最优控制

本文利用舰用燃气轮机推进系统的简化模型及部分状态反馈进行最优控制器的设计。文中提出一种线性二次型PI控制,和一般二次型控制不同之处在于,它既能消除静态偏差,又能使系统整体最优。     

航空发动机热障涂层材料体系的研究

介绍了热障涂层的结构、陶瓷表层材料和中间粘结层的材料发展趋势。热障涂层的结构已由经典的双层结构向成分、结构连续变化的梯度结构发展,涂层的寿命有明显的提高。制备方法中电子束物理气相沉积技术具有明显优势。热障涂层表层材料的最佳成分是(质量百分数6%～8%)Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷材料。粘结层体系发展的一个重要趋势是能同时保证力学性能和抗氧化性能的低Al含量NiCoCrAlY。     

多级燃气涡轮的多目标优化方法

将多级燃气涡轮的设计问题表述为其空气动力学损失和质量为极小化目标的多目标非线性数学规划问题。求优中考虑了多种气动与机械约束条件。采用Craig-Cox模型计算气动损失。给出了有关数值算例。     

某型涡喷发动机涡轮盘表面温度的测量

本文介绍了一种涡喷发动机涡轮盘表面温度的“热电偶 -滑环引电器”测量方法 ,并对测试精度进行讨论。采用这种方法 ,不仅充分地利用了滑环引电器的有效通道 ,更重要的是能使测得的盘面温度更真实可信。此方法适用于各种旋转金属部件的表面温度测量。文中对如何解决测温电偶的敷设、滑环引电器的冷却及涡轮转子的平衡等工程和测试中的实际问题也作了扼要介绍本文介绍了一种涡喷发动机涡轮盘表面温度的“热电偶 -滑环引电器”测量方法 ,并对测试精度进行讨论。采用这种方法 ,不仅充分地利用了滑环引电器的有效通道 ,更重要的是能使测得的盘面温度更真实可信。此方法适用于各种旋转金属部件的表面温度测量。文中对如何解决测温电偶的敷设、滑环引电器的冷却及涡轮转子的平衡等工程和测试中的实际问题也作了扼要介绍     

飞艇浮升气体选择与双层结构

 飞艇艇体需充以密度比空气小的浮升气体。通常采用氢气,氦气和热空气、水蒸气也是一种可应用的浮升气体。我国地势可大致划分为3个地势台级,各地势台级下使用各种轻于空气的气体浮力计算结果如图1所示。 1.氦气 是惰性气体,不会燃烧、爆炸,是仅次于     

轮盘最小重量设计

文中提出用一种纵向搜索——横向移动的直接优化方法来进行盘的最小重量设计。首先得出由一系列的局部最优点组成的可行域的应力约束边界,再经总体选优后,得出一个在旋转离心力、叶片拉力和非均匀温度场作用下满足强度要求的重量最小的盘。 应力分析用有限元素法。由于采用一种过渡等参元,使网格划分变得很方便。 最后,给出由OPDISK程序设计出的优化盘的例子。结果令人满意。     

有冷气掺混的涡轮气动设计计算方法

本文介绍的设计计算方法 ,直接计入质量和能量掺混 ,但间接计入动量掺混影响。计算程序可以计及涡轮进口沿径总温、总压不均匀的影响、叶片冷却型式不同的影响以及各计算节点的比热和气体常数不同的影响。叶列损失按给出的损失模型迭代求解。在轴向间隙站对混气采用流线曲率法求解径向平衡方程。本计算程序可以用于多级气冷涡轮设计     

VDMOSFET导通电阻的最佳化设计

分析了VDMOSFET导通电阻模型，提出了单胞尺寸是影响导通电阻的最重要因素。单胞尺寸的最佳化选择可使器件的特征导通电阻RonA（单位面积导通电阻）最小，并通过大量理论计算给出击穿电压为50V时的最佳单胞尺寸。