摘要：针对基于传统分析方法的超然冲压发动机燃烧室主动冷却设计存在通用性差、周期长问题,采取子结构法建立主动冷却通道体胞的流固热多场耦合有限元模型,在与实验对比验证有限元模型有效性基础上,分析了结构质量和质量流率不变时通道数目对换热性能的影响;采用超椭圆方程描述通道截面形状,结合Kriging响应面和多目标遗传算法,开展了最小化平均壁温、压力损失和最大应力的通道形状优化。结果表明:存在一个合适的通道数目来协调各性能指标;通道位置不影响压力损失,但通道越靠近气壁面,换热性能更好;接近矩形的通道形状综合性能表现更好。与初始方案相比,从Pareto解集中选取的一优化方案,其平均壁温、最高温度分别下降4.9%和7.2%,而压力损失降低33.6 kPa,降幅达33.4%,综合性能改进明显。

摘要：增材制造(3D打印)零件的建造方向对制造成本、表面质量、建造稳定性等指标有着重要影响。以绕打印平台坐标轴旋转的3个角度描述建造方向,建立了以台阶效应引起的体积误差表征表面质量、以支撑材料体积和零件打印分层数描述制造成本的多目标优化模型,采用多目标进化算法(MOEA/D)分别实现了基于FDM工艺的两种不同复杂程度零件的建造方向优化。针对优化解集中的零件建造方向存在不稳定、数量偏少且分布离散问题,提出一种基于自支撑表面悬空体积的稳定系数指标来量化建造方向的稳定程度。结合对目标函数的连续性改进,重新建立了考虑建造方向稳定性的多目标优化模型并进行有效求解。优化结果表明,改进目标函数的连续性能获得更多优化解,定义的稳定系数指标能有效量化零件建造方向的稳定程度;当稳定系数小于稳定性阈值0.6时,两种零件优化获得的建造方向均能满足零件建造方向的稳定性要求。