基于双循环的涡轮叶冠多学科设计优化

针对经典的多学科设计可行方法(MDF)的低效率问题,开展了利用可变复杂度建模方法改进MDF策略的研究.以涡轮叶冠为对象,综合考虑优化精度和优化效率,利用响应面方法近似高精度分析,简化计算难度,提高优化效率;合理引入可变复杂度建模方法,通过双循环结构优化策略周期性地调用高精度分析更新响应面方程来保证优化精度.基于双循环的涡轮叶冠多学科优化设计(MDO)表明,优化设计目标降低了1.4%,明显好于经典MDF策略(0.97%),整个优化策略共耗时2h39min,仅是经典MDF的优化时间的1/3.

带冠弯扭涡轮叶盘电火花加工电极的设计与制造

成型电极设计与制造是带冠整体涡轮叶盘电火花加工的关键技术之一。以自主开发的整体涡轮叶盘电火花加工专用CAD/CAM系统TBCam和UGIINX作为辅助工具,详细介绍了某型号涡轮发动机带冠弯扭涡轮叶盘电火花加工电极的设计过程和制造工艺。其中,电极设计包括弯扭叶片的三维实体造型、弯扭叶盘的整体造型、电极型面的设计和电极零件的后处理等;制造工艺部分详述了电极线切割加工和数控铣削加工的完整工艺过程。

双级带冠整体涡轮叶盘数控电火花加工路径规划

由于双级带冠整体涡轮叶盘具有结构通道狭小、叶片扭曲的特点,传统数控加工时刀具可达性差,多轴数控电火花加工是其主要的加工方法。针对在电火花加工过程中成型电极复杂、路径规划困难等问题,采用逆向搜索算法进行轨迹规划。首先,完全填充叶盘相邻叶片通道,其次,在对电极减厚的基础上,使电极在通道内进行平移和旋转运动,进行干涉检查及电极厚度优化,直至生成优化成型电极或剖分电极及相应电火花加工轨迹。通过验证,表明设计的电极在双级带冠整体涡轮叶盘的数控电火花加工中可行,路径规划合理。

基于iSIGHT的涡轮叶片叶冠优化设计

在建立起某型发动机涡轮叶片叶冠参数化模型的基础上,以iSIGHT为优化平台,集成了结构建模和计算分析软件,构建并实现了涡轮叶冠优化设计流程.依据该方法,成功实现了在保证涡轮叶冠结构强度的前提下降低质量1.0%以上的目标.此外,通过对涡轮叶冠部分参数组合的研究,得到了阻尼面与发动机轴线夹角α与阻尼面压应力之间的关系.该研究也给复杂模型的结构设计优化提供了可供借鉴的方法.