航空动力系统整机多学科设计优化

本书介绍了高精度智能代理模型、高效优化策略等多学科设计优化关键技术，建立了基于多学科设计优化的航空发动机设计方法，结合涡轴、涡喷、涡扇发动机总体方案及直升机传动系统总体方案和齿轮的多学科设计优化工作，较详细地叙述了所建立方法的执行步骤和应用效果。

涡轮机械与推进系统出版项目·序
“两机”专项： 航空发动机技术出版工程·序
前言
第1章绪论001
1.1MDO的内涵、发展及应用001
1.1.1MDO的内涵及发展001
1.1.2MDO的应用003
1.2作者团队在航空动力系统领域开展的MDO工作009
1.3航空动力系统整机多学科设计优化的工作内容及特点012
1.3.1系统分解013
1.3.2系统建模014
1.3.3系统求解014
参考文献015
第2章代理模型技术019
2.1概述019
2.2试验设计020
2.2.1基于边界的试验设计020
2.2.2基于空间填充的试验设计022
2.3代理模型近似技术024
2.3.1响应面模型024
2.3.2径向基函数模型026
2.3.3克里金模型027
2.3.4支持向量机模型028
2.3.5人工神经网络模型030
2.3.6加权组合代理模型032
2.3.7回归/插值组合代理模型033
参考文献035
第3章MDO策略037
3.1概述037
3.2单级优化策略038
3.2.1多学科可行方法038
3.2.2单学科可行方法039
3.3多级优化策略040
3.3.1并行子空间优化方法040
3.3.2协作优化方法042
3.3.3嵌套协作优化方法与独立协作优化方法046
3.3.4二级集成系统综合方法047
3.3.5二级集成系统综合本征正交分解方法049
参考文献051
第4章传统及智能多目标优化方法052
4.1概述052
4.2多目标优化问题052
4.2.1多目标优化问题中的支配关系053
4.2.2多目标优化问题中的Pareto很优解054
4.3传统多目标优化方法055
4.3.1主目标函数法055
4.3.2评价函数法055
4.4智能多目标优化方法056
4.4.1基于支配的多目标进化算法056
4.4.2基于分解的多目标进化算法060
4.4.3多目标粒子群优化算法061
参考文献063
第5章涡轴发动机整机多学科设计优化065
5.1概述065
5.2系统分解066
5.3系统建模071
5.3.1MDO物理建模072
5.3.2MDO代理建模095
5.3.3MDO数学建模101
5.4系统求解111
5.4.1非线性二次规划算法112
5.4.2多岛遗传算法112
5.5整机多学科设计优化结果113
5.5.1总体优化结果113
5.5.2压气机优化结果113
5.5.3燃烧室优化结果115
5.5.4燃气涡轮优化结果117
5.5.5动力涡轮优化结果119
参考文献123
第6章涡扇发动机简化的整机多学科设计优化125
6.1概述125
6.2系统分解126
6.2.1NCO系统分解126
6.2.2ICO系统分解126
6.3系统建模127
6.3.1MDO物理建模127
6.3.2MDO代理建模131
6.3.3MDO数学建模143
6.4系统求解152
6.5多学科设计优化结果152
6.5.1优化效果152
6.5.2优化效率154
6.5.3小结155
参考文献155
第7章涡扇发动机整机多学科设计优化157
7.1概述157
7.2系统分解158
7.3系统建模161
7.3.1MDO物理建模161
7.3.2MDO代理建模165
7.3.3MDO数学建模168
7.4系统求解184
7.5多学科设计优化结果184
7.5.1整机优化结果184
7.5.2风扇/增压级优化结果186
7.5.3高压压气机优化结果189
7.5.4燃烧室优化结果191
7.5.5高压涡轮优化结果192
7.5.6低压涡轮优化结果192
7.5.7转子动力学优化结果195
参考文献196
第8章涡喷发动机整机多学科设计优化及试验验证198
8.1概述198
8.2单状态多学科设计优化及组合压气机试验验证199
8.2.1单状态多学科设计优化结果199
8.2.2单状态多学科设计优化组合压气机试验验证201
8.3多状态多学科设计优化及组合压气机试验验证208
8.3.1系统分解209
8.3.2系统建模209
8.3.3系统求解216
8.3.4多状态多学科设计优化结果217
8.3.5多状态多学科设计优化组合压气机试验验证221
8.4多状态多学科设计优化组合压气机整机试验验证224
8.4.1试验方案224
8.4.2试验数据处理225
8.4.3试验结果分析226
参考文献229
第9章直升机传动系统主减速器主传动链多学科设计优化230
9.1概述230
9.2系统分解231
9.3系统建模232
9.3.1MDO物理建模232
9.3.2MDO数学建模240
9.4系统求解246
9.4.1主目标函数法247
9.4.2固定权系数加权求和法248
9.4.3变权系数加权求和法248
9.5多学科设计优化结果249
9.5.1传统多目标设计优化结果249
9.5.2智能多目标设计优化结果251
参考文献256
第10章考虑热弹流润滑的直升机传动系统主减速器主传动链多学科设计优化257
10.1概述257
10.2系统分解258
10.3系统建模260
10.3.1MDO物理建模260
10.3.2MDO数学建模267
10.4系统求解274
10.5多学科设计优化结果275
10.5.1主传动链优化结果275
10.5.2太阳轮行星齿轮优化结果277
10.5.3输入齿轮输出齿轮优化结果280
10.5.4行星架优化结果285
10.5.5旋翼轴优化结果286
参考文献287