內容提要
本書共分為13章，內容包括渦輪葉片學科分析模型的建立，氣動、結構和強度等學科之間的相互影響，學科耦合關係和多學科最佳化解耦機制，多學科可行方法和協作最佳化方法在渦輪發動機葉片設計中的套用，計算複雜性與精度之間的權衡，多學科設計最佳化算法的智慧型選取，智慧型重分析方法，近似方法研究葉片變複雜度方法和耦合鬆弛方法，多學科設計最佳化平台開發。
本書可作為航空發動機設計、飛機設計以及其他產品設計專業高年級本科生及研究生的參考資料，也可供相關專業的研究人員和工程技術人員參考。
圖書目錄
前言
第1章渦輪葉片多學科設計最佳化概述
第2章渦輪葉片多學科設計問題
2.1氣動及傳熱分析
2.1.1流場基本方程
2.1.2流場湍流模型
2.1.3固體場基本方程
2.1.4耦合面上熱交換的處理
2.1.5氣動和傳熱的數值計算方法
2.2靜強度分析
2.2.1彈性力學基本方程
2.2.2靜力有限單元法
2.3振動分析
2.3.1慣性力
2.3.2阻尼力
2.3.3結構動平衡方程
2.3.4結構的自振頻率
2.4壽命分析
2.4.1基於Manson-Conffin公式的方法
2.4.2通用斜率法
2.5可靠性分析
2.6穩健設計
2.7維修性、有效度、完整性及其他
第3章渦輪葉片參數化幾何造型方法
3.1三維實心渦輪葉片參數化造型設計
3.1.1葉柵幾何參數的選擇
3.1.2五次多項式葉片型線參數化方法
3.1.3葉片幾何外形參數化程式驗證
3.1.4葉身的三維成型
3.2渦輪冷卻葉片參數化造型設計
3.2.1渦輪直流冷卻葉片參數化造型
3.2.2二維多腔式內冷葉片參數化造型設計
3.2.3基於解析及特徵造型的渦輪冷卻葉片榫頭參數化設計
第4章渦輪葉片多學科解耦與最佳化系統重構
4.1多學科可行方法
4.2單學科可行方法
4.3協作最佳化方法
4.4並行子空間最佳化
4.5兩級集成系統整合方法
第5章渦輪葉片多學科可行最佳化方法
5.1渦輪葉片的學科分析
5.1.1氣動和熱耦合分析
5.1.2結構分析
5.1.3振動分析
5.1.4壽命分析
5.2渦輪葉片多學科耦合信息的傳遞
5.2.1溫度參數空間插值傳遞方法
5.2.2氣壓載荷的傳遞
5.2.3幾何變形的傳遞
5.3渦輪葉片流、熱、固耦合的求解流程及系統
5.4渦輪葉片的多學科可行最佳化
5.5多學科可行最佳化方法最佳化渦輪葉片的結果
第6章渦輪冷卻葉片多學科可行設計最佳化方法
6.1各學科分析
6.1.1氣動與傳熱分析
6.1.2強度分析
6.1.3振動分析
6.1.4壽命分析
6.2渦輪冷卻葉片耦合信息傳遞
6.2.1溫度三維插值傳遞方法
6.2.2氣動載荷
6.2.3變形載荷
6.3三維直流冷卻葉片多學科可行設計最佳化
6.3.1冷卻設計變數選擇
6.3.2三維冷卻葉片目標函式
6.3.3約束條件的選取
6.3.4最佳化設計流程
6.3.5最佳化結果
6.3.6討論與分析
6.4多腔式二維冷卻葉片氣動及傳熱設計最佳化
6.4.1KS函式方法
6.4.2設計變數的選取
6.4.3目標函式建立
6.4.4最佳化設計
6.4.5最佳化結果與分析
第7章渦輪葉片熱、流、固耦合協作最佳化方法
7.1協作最佳化方法的概念
7.2熱、流、固耦合問題協作最佳化方法的介紹和驗證
7.2.1熱、流、固耦合問題協作最佳化方法的步驟
7.2.2熱、流、固耦合問題協作最佳化方法的驗證
7.3渦輪葉片多學科流、熱、固耦合問題的協作最佳化
7.3.1渦輪葉片耦合信息(溫度、氣壓和變形)的壓縮方法
7.3.2建立渦輪葉片協作最佳化求解系統
7.3.3渦輪葉片協作最佳化結果
第8章基於近似技術的渦輪葉片多學科設計最佳化
8.1近似技術
8.2MDO常用近似模型
8.2.1回響面模型
8.2.2Kriging模型
8.3驗證近似模型預測精度的方法
8.4近似模型的試驗設計
8.5基於近似技術的渦輪葉片氣動最佳化
8.5.1近似方法
8.5.2三維渦輪葉片氣動最佳化算例
8.5.3討論
8.6基於近似模型的渦輪葉片多學科設計最佳化
8.6.1葉片的多學科耦合分析
8.6.2基於回響面與Kriging近似模型的渦輪葉片MDO
8.6.3葉片最佳化參數、約束及目標函式的選取
8.6.4尋優歷程與結果討論
8.7基於近似模型的渦輪葉片MDO結果圖
第9章變複雜度多學科設計最佳化方法
9.1渦輪葉片變維混合多學科設計最佳化系統
9.2渦輪葉片的耦合鬆弛多學科設計最佳化方法
第10章多學科設計最佳化智慧型重分析研究
10.1單學科結構重分析方法
10.2多學科設計最佳化擬程式方法
10.3基於歷史最佳化控制矩陣的多學科設計最佳化智慧型重分析方法
10.4智慧型重分析的實現
10.5多學科設計最佳化平台中智慧型重分析的套用
10.6渦輪葉片多學科最佳化智慧型重分析
第11章多學科設計最佳化算法智慧型選取研究
11.1基於模糊理論的MDO算法性能評價
11.1.1模糊評價選優決策模型的建立
11.1.2建立模糊評價集
11.1.3加權係數的確定
11.1.4加權歐氏距離
11.1.5套用示例
11.1.6小結
11.2基於層次分析法的MDO算法性能評價
11.2.1預備知識
11.2.2互補判斷矩陣的特徵向量法
11.2.3層次分析法過程
11.2.4計算實例
11.2.5小結
11.3二維渦輪葉片最佳化結果
11.4算法選擇軟體系統
11.4.1選擇求解方法和問題類型
11.4.2確定算法選取時需要考慮的影響因素
11.4.3選取問題求解可採用的算法
11.4.4確定各個影響因素的相對重要程度
11.4.5小結
第12章多學科設計最佳化之靈敏度分析
12.1單學科靈敏度分析
12.1.1手工求導方法
12.1.2符號微分方法
12.1.3有限差分方法
12.1.4自動微分方法
12.1.5復變數方法
12.1.6其他方法
12.2多學科靈敏度分析
12.2.1最優靈敏度分析
12.2.2全局靈敏度方程
12.2.3滯後耦合伴隨方法
12.3渦輪葉片多學科靈敏度分析
第13章渦輪冷卻葉片多學科最佳化平台的開發
13.1多學科設計最佳化平台功能需求分析
13.1.1提供多個學科集成的環境
13.1.2提供參數設定的功能
13.1.3提供最佳化算法
13.2多學科設計最佳化平台的框架設計
13.2.1各個模組的介紹
13.2.2各模組間的邏輯結構圖
13.2.3任務的設計
13.3多學科最佳化平台數據結構的設計
13.3.1任務的結構體數據類型
13.3.2參數的結構體數據類型
13.3.3計算器的結構體數據類型
13.3.4調用仿真程式的結構體數據類型
13.3.5調用順序結構體數據類型
13.3.6最佳化算法組合策略結構體數據類型
13.3.7其他一些字元串數據
13.4TCB平台中各模組的詳細設計
13.4.1主界面的詳細設計
13.4.2參數設定模組的詳細設計
13.4.3集成模組的詳細設計
13.4.4最佳化算法模組的詳細設計
13.4.5圖形顯示模組的詳細設計
13.5TCB1.0的使用簡介
13.6TCB1.0實例測試
參考文獻
