航空发动机转子系统的参数化设计及组合优化方法研究

发布时间：2017-08-11 15:12

  本文关键词：航空发动机转子系统的参数化设计及组合优化方法研究

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【摘要】：论文以航空发动机转子参数化与优化设计为研究内容,以满足现代航空发动机反复迭代、修改复杂过程需求,论文通过参数化设计、参数化建模等技术实现转子系统方案设计自动化、智能化,研究内容具有重要工程应用价值。本文研究内容与成果如下:(1)针对发动机转子系统构建了参数化平台软件框架。实现了基于参数的结构设计,提高了建模效率并避免了人为错误。(2)在系统中引入了装配概念,实现了部件间的关联修改与匹配,使参数化设计与手动调整相结合,提高了系统的灵活性和交互性。(3)以典型涡轴、涡扇发动机整机重量为指标对参数化设计结果进行了验证。估重结果最大误差在6.5%左右,该系统估重结果准确,在发动机方案设计中具有重要参考意义。(4)软件利用APDL语言对ANSYS进行二次开发,实现有限元模型参数化建模,方便方案设计分析,提高设计效率与可行性。(5)软件利用参数化模型进行优化设计,编写了MATLAB优化算法程序,实现了参数化模型的静力优化和动力优化,并获得优化后的参数化结构模型;使参数化设计更智能、可靠,方便设计技术积累和数据化管理。本文建立了航空发动机转子系统参数化设计平台,实现了复杂转子系统参数化设计、参数化建模与优化设计。软件利用有限元分析集成了分析、优化模块,提高了方案设计的效率。该系统实现了转子系统方案设计参数化、智能化,具有重要的工程实用价值。
【关键词】：参数化设计 分析和优化 转子系统 航空发动机 软件开发
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 选题背景及意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 本文研究目的17
• 1.4 本文主要内容17-19
• 第二章 转子系统参数化建模环境与理论分析19-28
• 2.1 建模环境的选择19-20
• 2.2 理论分析20-27
• 2.2.1 获取两点间距离20-21
• 2.2.2 用VB实现修剪、延伸21
• 2.2.3 用VB实现倒圆角功能21-23
• 2.2.4 多段线中凸度的计算23-24
• 2.2.5 面域的自动补全24
• 2.2.6 模型变换24-26
• 2.2.7 实体建模26-27
• 2.3 小结27-28
• 第三章 结构分析与参数化设计28-38
• 3.1 引言28-29
• 3.2 转子系统总体结构分析29-30
• 3.3 压气机转子参数化设计30-35
• 3.4 涡轮转子参数化设计35-36
• 3.5 静子系统结构分析36-37
• 3.6 小结37-38
• 第四章 软件设计38-64
• 4.1 引言38
• 4.2 软件连接与创建绘图元素38-47
• 4.2.1 VB连接AutoCAD38-39
• 4.2.2 创建绘图元素39-47
• 4.3 转子构件创建47-53
• 4.4 部件创建53-62
• 4.4.1 压气机的创建53-57
• 4.4.2 涡轮的创建57-59
• 4.4.3 轴的创建59-60
• 4.4.4 承力框架的创建60-62
• 4.5 部件的装配62-63
• 4.6 小结63-64
• 第五章 参数化建模结果验证64-74
• 5.1 引言64-65
• 5.2 F404重量估算过程65-70
• 5.3 其他发动机重量估算70-73
• 5.4 小结73-74
• 第六章 转子部件分析与优化74-99
• 6.1 引言74-75
• 6.2 理论分析75-80
• 6.2.1 轮盘应力分析75-78
• 6.2.2 等温空心等厚盘78-80
• 6.3 静力分析80-91
• 6.3.1 应力分析80-86
• 6.3.2 静力优化86-91
• 6.4 动力分析91-98
• 6.4.1 动力学验证92-94
• 6.4.2 动力优化94-98
• 6.5 小结98-99
• 第七章 总结与展望99-100
• 参考文献100-104
• 致谢104-105
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文105

【参考文献】

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本文编号：656783