浮动壁式火焰筒壁温优化研究

摘要

浮动壁结构的燃烧室可以有效改善火焰筒壁温分布和提高冷却效果,是提高航空发动机推重比的一项重要技术。本文将遗传算法与代理模型技术相结合,建立了代理模型.遗传优化方法。并将该方法应用于浮动壁壁温优化分析,得到一种具有冷却效果好、壁温分布平稳的最优浮动壁结构。与此同时,本文开展了几何参数对浮动壁壁温分布影响的研究。本文研究工作主要包括:
　　 1.开展浮动壁壁温的数值仿真计算技术研究。通过对浮动壁结构的研究,建立了浮动壁式火焰筒的参数化几何模型;实现了高质量结构化网格的自动划分;选择整场求解的方法以及适当的简化模型求解浮动壁壁温并实现浮动壁壁温数值计算的自动运行;并通过与现有实验结果的对比分析,验证本文数值仿真研究方法的正确性。
　　 2.开展浮动壁壁温优化的优化方法研究。建立了浮动壁肇温优化模型;将代理模型与标准遗传算法结合,建立一种适用于浮动壁壁温优化的代理模型一遗传优化方法;以ISIGHT软件为平台,实现浮动壁壁温优化的优化流程,并且通过算例验证本文优化方法在浮动壁壁温优化中的适用性。
　　 3.在给定气动参数下,对六种浮动壁结构方案进行壁温优化分析,得到最优浮动壁结构;同时,进一步分析研究了孔间距、孔径、冲击高度、气膜孔角度等几何变量对浮动壁壁温分布的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究的目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 火焰筒冷却技术的研究现状

1.2.2 浮动壁火焰筒的研究进展

1.2.3 浮动壁数值仿真技术研究现状

1.2.4 优化算法

1.3 本文的研究内容及创新点

第二章 浮动壁壁温的数值仿真计算研究

2.1 引言

2.2 浮动壁式火焰筒的数值仿真模型的建立

2.2.1 建立浮动壁式火焰筒的几何模型

2.2.2 计算网格的划分

2.2.3 浮动壁壁温数值计算方法研究

2.3 浮动壁壁温数值算例验证与浮动壁壁温分布规律分析

2.3.1 浮动壁壁温数值算例验证

2.3.2 浮动壁壁温计算结果及规律分析

2.4 小结

第三章 浮动壁壁温优化的优化方法研究

3.1 引言

3.2 建立浮动壁壁温优化模型

3.2.1 确定浮动壁壁温优化的目标函数

3.2.2 确定浮动壁壁温优化的设计变量

3.2.3 浮动壁壁温优化模型

3.2.4 优化策略

3.3 浮动壁壁温优化的代理模型—遗传优化方法研究

3.3.1 浮动壁壁温优化的代理模型技术

3.3.2 代理模型技术的试验设计(DOE)方法

3.3.3 代理模型—遗传算法优化方法

3.4 浮动壁壁温优化流程

3.4.1 浮动壁壁温优化的一般流程

3.4.2 采用代理模型—遗传优化方法的浮动壁壁温优化流程..

3.5 优化流程的具体实现

3.6 浮动壁壁温优化算例

3.7 小结

第四章 浮动壁壁温优化分析

4.1 引言

4.2 不同孔间距的浮动壁壁温优化分析

4.2.1 方案1的浮动壁壁温优化与结果分析

4.2.2 方案2的浮动壁壁温优化与结果分析

4.2.3 方案3的浮动壁壁温优化与结果分析

4.3 不同气膜孔角度的浮动壁壁温优化分析

4.3.1 方案4的浮动壁壁温优化与结果分析

4.3.2 方案5的浮动壁壁温优化与结果分析

4.3.3 方案6的浮动壁壁温优化与结果分析

4.4 浮动壁壁温优化结果分析

4.5 总结

第五章 总结与展望

5.1 本文研究工作总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录一

附录二