Turbiinin lapojen suunnittelun optimointi

Perinteisessä turbiinin siipien suunnittelussa noudatetaan yleensä seuraavaa prosessia: kokonaissuorituskykyosasto määrittää ensin suoritusindikaattorit, jotka siiven on saavutettava, ja sitten rakennesuunnitteluosasto suunnittelee siiven. Aerodynaamiset suorituskykyvaatimukset täyttävän terän suunnittelun jälkeen se luovutetaan lujuuslaskentaosastolle lujuusvärähtelyn kestoiän laskemista varten. Jos se on pätevä, terän suunnittelu päättyy. Jos se ei ole pätevä, suunnitteluosasto suunnittelee sen uudelleen ja sitten lujuusosasto laskee sen. Tämä sykli, kunnes vaatimukset täyttyvät, tällä suunnittelulla ei ole vain pitkä sykli, vaan on myös vaikea löytää optimaalista siipien suunnittelumuoto, joka ei täytä nykyaikaisen lentokoneen moottoreiden kehittämisen vaatimuksia.
Tässä artikkelissa [2] ehdotetaan monitieteisen suunnittelun optimoinnin (MDO) käyttöä yksivaiheisten kiinteiden turbiinien siipien suunnittelussa. MDO on nouseva monitieteinen tiede ja ilmailu- ja avaruusteknologian nopean kehityksen tuote. On kulunut 20 vuotta siitä, kun MDO avattiin uutena tutkimusalana. MDO-alalla tehtiin 1990-luvulla aktiivista kartoitusta ja tutkimusta kansainvälisesti, erityisesti Yhdysvalloissa, ja alaan liittyviä tutkimuksia julkaistaan ​​vuosittain suuri määrä; MDO on tällä hetkellä yksi viimeisimmistä ja aktiivisimmista lentokoneiden suunnittelumenetelmien tutkimuksen aloista kansainvälisesti, mutta lentokoneen moottoreiden alalla on hyvin vähän tutkimusta ja sovellusta. Lentokoneiden turbiinien siivet ankaran työympäristön vuoksi eivät vain kestä nopean pyörimisen keskipakovoimaa, vaan myös ilmavirran virtauskentän ja lämpötilakentän voimat. Siksi niiden analyysi koskee useita tieteenaloja, kuten aerodynamiikkaa, lämmönsiirtoa, rakennetta, lujuutta ja tärinää. Se on tyypillinen monialainen suunnitteluongelma, ja suunnittelussa on tarpeen käyttää monialaisia ​​suunnittelun optimointimenetelmiä. Monitieteinen suunnittelun optimointimenetelmä voi samanaikaisesti ottaa huomioon eri tieteenalojen vaikutuksen ja käyttää nykyaikaista tietotekniikkaa analysoimaan ja vertailemaan satoja tai tuhansia suunnitteluratkaisuja lyhyessä ajassa, eliminoida suurimman osan epäoptimaalisista ratkaisuista etukäteen ja lähestyä kokonaisoptimaalista ratkaisua. useiden tieteenalojen vaihe vaiheelta, mikä parantaa tehokkaasti suunnittelun laatua ja nopeuttaa huomattavasti suunnittelun edistymistä.