A turbinalapát tervezésének optimalizálása

A hagyományos turbinalapát-tervezésben általában a következő folyamatot követik: az általános teljesítményosztály először meghatározza azokat a teljesítménymutatókat, amelyeket a lapátnak el kell érnie, majd a szerkezeti tervezési osztály megtervezi a lapátot. Az aerodinamikai teljesítménykövetelményeknek megfelelő penge megtervezése után átadásra kerül a szilárdsági számítási osztálynak szilárdsági rezgés-élettartam számításhoz. Ha megfelelő, akkor a penge tervezése véget ér. Ha nem minősített, akkor a tervező osztály újratervezi, majd a szilárdsági osztály kiszámolja a pengék tervezési formája, amely nem felel meg a modern repülőgép-motor-fejlesztés követelményeinek.
Ez a cikk [2] a multidiszciplináris tervezési optimalizálás (MDO) használatát javasolja az egyfokozatú szilárd turbinalapátok tervezésére. Az MDO egy feltörekvő interdiszciplináris tudomány, és a repüléstechnika gyors fejlődésének terméke. Az elmúlt 20 év telt el azóta, hogy az MDO új kutatási területként megnyílt. Az 1990-es években az MDO területén aktív feltárás és kutatás folyt nemzetközi szinten, különösen az Egyesült Államokban, és évente nagy számban jelennek meg e területtel kapcsolatos kutatási közlemények; Jelenleg az MDO a repülőgép-tervezési módszerek kutatásának egyik legújabb és legaktívabb területe nemzetközi szinten, de a repülőgép-hajtóművek területén nagyon kevés kutatás és alkalmazás folyik. A repülőgépmotorok turbinalapátjai a zord munkakörnyezet miatt nem csak a nagy sebességű forgás centrifugális erejét viselik, hanem a légáramlási áramlási mező és a hőmérsékleti mező erőit is. Ezért elemzésük több tudományágat is érint, mint például az aerodinamika, a hőátadás, a szerkezet, a szilárdság és a rezgés. Ez egy tipikus multidiszciplináris tervezési probléma, és a tervezéshez multidiszciplináris tervezési optimalizálási módszereket kell alkalmazni. A multidiszciplináris tervezésoptimalizálási módszer egyszerre képes figyelembe venni a különböző tudományágak befolyását, és a modern számítástechnika segítségével több száz vagy több ezer tervezési megoldást elemezhet és hasonlíthat össze rövid időn belül, a nem optimális megoldások nagy részét előre kiküszöbölheti, és megközelítheti az általános optimális megoldást. lépésről lépésre többféle tudományágat, ezáltal hatékonyan javítva a tervezés minőségét és nagymértékben felgyorsítva a tervezés előrehaladását.