基于飞/发性能一体化快速迭代的循环参数匹配

针对150 kN级大涵道比涡扇发动机总体性能参数匹配设计问题,以A340-300飞机对发动机的任务需求为例,采用基于飞/发性能一体化快速迭代优化方法,将飞机/发动机一体化设计与发动机总体性能优化设计进行耦合迭代,对多约束条件下的大涵道比涡扇发动机总体性能方案进行优化设计。结果表明:在保证发动机满足飞机任务需求和任务载荷要求,以及发动机尺寸、质量、污染排放要求等约束条件下,飞机的最大起飞质量较初始方案减轻约14.33%,较A340-300飞机的最大起飞质量减轻约8%~9%;燃油消耗量较初始方案减少约20.6%;在保证发动机与飞机良好匹配性的前提下,通过飞发优化迭代使发动机和飞机的设计难度都有一定程度地降低。采用的研究思路与方法是合理、可行的,具有工程实用价值。

涡轮级间混合架构的变循环发动机总体性能研究

为满足军用空优战斗机的超声速巡航和亚声速巡航需求,提出了一种涡轮级间混合的变循环发动机架构,该架构包含两种工作模式和八种变循环特征。首先阐述了本架构设计理念与任务目标;然后建立了部件级实时动态变循环发动机模型;最后,在经过特有的粒子群寻优算法对变循环发动机亚声速巡航油耗寻优,对比第四代涡扇发动机油耗产生了12.75%亚声速巡航收益。此外,即使在超声速巡航点本架构也实现了一定的油耗收益和推力提升。在超声速巡航和亚声速巡航之间,可实现0.29~0.82的涵道比大范围变化。结果表明,该架构有望成为一种适用于下一代空优战斗机的变循环发动机架构。

利用优化技术提高汽车发动机综合性能的探讨

回顾了航空发动机和汽车发动机领域的优化技术的研究进展和应用现状,总结了当前发动机的优化工作主要在发动机结构、材料、燃料及燃烧、排放以及多学科优化等几个方面,从多目标优化、不确定性优化,多学科优化和优化算法等四方面分析了发动机多学科多目标优化技术的研究内容,并探讨了以节能和环保为主要目标的未来汽车发动机综合优化技术的几个研究重点。

不可逆中冷回热太阳能布雷顿循环系统的优化分析

建立了由太阳能集热器模型和不可逆中冷回热布雷顿循环模型组成的恒温热源条件下太阳能布雷顿循环系统,以系统总效率为目标函数,考虑了高低温侧换热器、回热器和中冷器的热阻损失以及压缩机和涡轮机的不可逆损失,借助数值计算对太阳能集热器的工作温度进行了优化,并分析了主要特征参数对总效率的影响.结果表明:太阳能布雷顿循环系统中存在一个最佳的太阳能集热器工作温度和相应的最大总效率及最大总输出功率;在此基础上,通过优化中间压比可使循环系统的总效率和相应的总输出功率达到双重最大值;系统总效率随着回热器传热有效度和光学效率的增加而提高;系统运行时存在一个最佳的总压比.

某型涡桨发动机气动热力仿真计算

文章计算了各气路部件之间的气动热力参数和总体性能参数大小,分析相互关系,进而对发动机的设计提供理论依据。针对某型涡桨发动机的气路结构进行了气动热力仿真计算研究,利用设计手册给定的发动机设计点主要工作参数数据进行气动热力仿真计算,对比计算得到的发动机总体性能参数数据与设计点给定的总体性能参数数据,验证了仿真计算算法的有效性以及准确性。针对气动热力仿真计算结果所产生的误差,初步分析并验证了算法优化需要考虑的部件特性的耦合系数以及引气对发动机性能的影响等因素。

基于多代理模型的航空发动机建模及优化方法

为了进一步提高组合模型的模型精度,提升基于代理模型的优化方法的性能,本文发展出了一种新的平均组合代理模型,并将其与EGO优化方法相结合,通过六个解析算例对本文发展的建模方法和优化方法进行了测试。结果表明:本文发展的建模方法相较于现有方法精度更高,所发展的优化方法相较于经典代理模型优化方法算法收敛性更强。同时变循环发动机稳态性能建模及加速燃油控制规律优化实例表明,本文发展的方法在处理实际工程问题时依旧可以表现出良好的算法性能。

主跨400m的UHPC连续梁桥优化设计

利用超高性能混凝土（UHPC）的优越性能，提出了与之相适应的新型箱梁结构，主要目的是利用材料的高强度及新结构的轻型化，解决常规混凝土连续箱梁桥易开裂下挠、自重过大、跨径难以突破300m的难题。在原有工作的基础上，对主跨400m的UHPC连续箱梁桥进行了整体性能分析及优化设计，优化内容包括桥梁边跨长度、梁高、板厚等主要参数，以得到其合适的取值范围，根据优化结果建议：边跨与主跨跨径比范围为0.55~0.65；中支点梁高与主跨跨径比范围为1/20~1/25；跨中梁高与支点梁高比范围为1/1.8~1/2.3。整体性能分析结果表明，运用UHPC及新结构，能轻松实现连续梁桥400m跨径的突破，并具有较大的整体刚度及安全储备。综合考虑长期社会经济效益，在主跨跨径300~500m范围内，该新型结构可与斜拉桥、悬索桥等其它桥型形成强有力的竞争选型方案。

考虑多工况性能可靠性的航空发动机循环设计方法

为实现航空发动机总体性能设计方法由传统的确定性设计向不确定性概率设计转变,提出基于分布式协同响应面法思想的航空发动机多工况性能可靠性循环优化设计方法:建立了引入非确定性部件性能的航空发动机性能仿真模型,通过试验设计、非设计点性能仿真试验等步骤,构建了各典型工况下发动机推力与耗油率性能可靠度关于设计点循环参数的分布式响应面模型,并以此构建多工况性能协同响应面模型进行循环参数优化设计,最终获得循环参数非劣解集并通过随机试验进行验证。结果表明,通过多工况性能可靠性循环优化设计方法获得的循环参数非劣解集均能使发动机在多个典型工况下的总体性能同时达到不低于97.5%的高可靠度,为设计人员根据实际情况选取循环参数提供依据。