航空发动机多学科设计优化

第1章 绪论 1

1.1 MDO的定义内容及现状 1

1.1.1 MDO的定义及研究内容 1

1.1.2 MDO研究现状 3

1.2 先进航空发动机设计对MDO的需求 6

1.3 本团队在航空发动机领域内开展的MDO工作 10

参考文献 11

第2章 代理模型技术 15

2.1 概述 15

2.2 试验设计 15

2.2.1 基本概念 15

2.2.2 正交试验的优点 17

2.2.3 试验方案安排 18

2.2.4 试验结果分析 18

2.3 近似方法 20

2.3.1 响应面法 21

2.3.2 克里金法 22

2.3.3 神经网络法 24

2.3.4 支持向量机法 26

参考文献 27

第3章 多目标优化及优化算法技术 29

3.1 概述 29

3.2 基本概念 29

3.3 多目标的求解方法 31

3.3.1 主目标函数法 31

3.3.2 评价函数法 31

3.3.3 交互规划法 32

3.3.4 分层求解法 32

3.3.5 非劣解法 32

3.4 优化算法技术 33

3.5 多目标遗传算法 34

3.5.1 标准遗传算法 34

3.5.2 遗传算法的特点及应用 38

3.5.3 多目标遗传算法 38

参考文献 44

第4章 基于MDO的航空发动机协同设计方法 46

4.1 概述 46

4.2 系统分解 46

4.3 系统建模 48

4.3.1 MDO物理建模 48

4.3.2 MDO数学建模 50

4.4 系统求解 55

参考文献 56

第5章 压气机叶片MDO 57

5.1 概述 57

5.2 系统分解 58

5.3 系统建模 59

5.3.1 各学科物理模型 59

5.3.2 优化数学模型 71

5.4 系统求解 77

5.4.1 主目标函数法 78

5.4.2 固定权系数加权求和法 79

5.4.3 变权系数加权求和法 79

5.5 多学科设计优化结果 80

5.5.1 算例1 80

5.5.2 算例2 88

5.5.3 算例3 90

5.5.4 算例4 91

参考文献 92

第6章 涡轮叶片MDO 93

6.1 概述 93

6.2 系统分解 94

6.3 系统建模 96

6.3.1 各学科物理模型 96

6.3.2 优化数学模型 101

6.4 系统求解 105

6.5 多学科设计优化结果 109

6.5.1 分析软件的校验 109

6.5.2 计算实例 110

参考文献 118

第7章 机匣MDO 119

7.1 概述 119

7.2 系统分解 119

7.3 系统建模 120

7.3.1 各学科物理模型 120

7.3.2 基于正交试验设计及响应面的强度代理模型 127

7.3.3 优化数学模型 132

7.4 系统求解 134

7.5 多学科设计优化结果 134

7.5.1 优化算例1 134

7.5.2 优化算例2 137

7.5.3 优化算例3 139

参考文献 140

第8章 涡轮级叶片MDO 141

8.1 概述 141

8.2 系统分解 142

8.3 系统建模 143

8.3.1 各学科物理模型 143

8.3.2 优化数学模型 149

8.4 系统求解 158

8.4.1 优化算法的选用 158

8.4.2 多目标优化 159

8.5 多学科设计优化结果 159

8.5.1 算例1——气动效率最优 159

8.5.2 算例2——叶片质量最轻 166

8.5.3 算例3——气动效率及叶片质量加权最优 167

参考文献 170

第9章 发动机总体MDO 171

9.1 概述 171

9.2 系统分解 171

9.3 系统建模 172

9.3.1 各学科物理模型 172

9.3.2 优化数学模型 183

9.4 系统求解 189

9.5 多学科设计优化结果 189

参考文献 200

第10章 发动机整机MDO 201

10.1 概述 201

10.2 系统分解 201

10.3 系统建模 204

10.3.1 各学科物理模型 204

10.3.2 代理模型的建立 208

10.3.3 优化数学模型 217

10.4 系统求解 218

10.5 多学科设计优化结果 219

参考文献 222