摘要：基于自由变形技术发展了一种可以协调实现流场、结构分析网格参数化变形的方法,并实现单级涡轮的多学科可靠性设计优化。针对流场分析网格展向积叠的特征,将三维网格变形转化为不同叶高二维截面的网格变形;根据二维流场分析网格的拓扑结构,设计二维控制面,基于叶型设计参数建立叶型控制点、其他控制点伴随叶型控制点移动,实现了网格的参数化变形,避免了网格畸变、提高了网格变形的质量;不同叶高的二维控制面组成控制体,实现三维流场分析网格的参数化变形。采用相同的控制体进行结构分析网格的变形,实现了耦合界面网格协调变形。基于Kriging代理模型进行单级涡轮的多学科可靠性优化,在满足可靠性约束的情况下效率提高4.97%、寿命提高40.86%,证明了方法的有效性。

摘要：针对离心叶轮多场耦合服役特点,考虑气动、传热、强度、寿命、可靠性等学科,以及不确定性因素的影响,本文提出了一种离心叶轮多学科可靠性设计优化方法。基于非均匀有理B样条和特征造型设计技术建立了离心叶轮的参数化模型,在耦合信息传递的基础上依次开展气动、传热、强度、寿命分析,实现了离心叶轮的多学科分析;并基于试验设计获得影响气动性能和寿命的主要因素,选取7个主要优化设计变量,以寿命可靠度为约束,等熵效率、总压比等为目标,基于代理模型开展离心叶轮的多学科可靠性优化设计。结果表明:在满足寿命可靠度约束的同时,离心叶轮等熵效率和总压比分别提高了3.4%和6.2%,最大Mises等效应力减小了10.3%。离心叶轮性能的改善证明本文提出方法的有效性。