基于Kriging替代模型的燃机部件优化设计

发布时间：2017-03-17 13:05

  本文关键词：基于Kriging替代模型的燃机部件优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类工业体系的发展,工业设备的复杂程度也随之增大,以往针对简单结构部件精细模型的优化设计方法变得难以实现。为此,需要引入替代模型来简化优化设计过程。本文针对新型燃气轮机的部件优化设计问题,探讨了基于Kriging替代模型的优化方法,研究了提高替代模型精度的更新方法,提出了基于一次拟合和序列更新拟合Kriging替代模型的自动化优化流程,并应用于燃气轮机的转子转盘和机匣的几何尺寸优化设计。 本论文的主要工作包含以下三个方面： (1)推导和探讨Kriging替代模型的原理、特点,给出了基于一次拟合和序列更新拟合的Kriging替代模型自动化优化流程,并在iSIGHT软件平台上加以实现,用四种标准检验函数对其精度进行了验证； (2)以燃机转子轮盘为研究对象,在转动时易出现应力集中和顶部倾斜等现象,故以转子几何尺寸为优化设计变量,进行轻量化设计。运用基于Kriging模型的自动化优化流程完成优化设计,并在精度和效率两方面,与传统的基于精细模型的优化设计进行了比较,验证了基于Kriging模型的优化设计方法的效率很高且精度合理。 (3)在燃机机匣的优化设计中,按结构模型和接触类型的不同,建立了四种模拟机匣在热力耦合作用下椭圆形变的有限元模型,比较分析结果并选定优化模型。再以法兰尺寸和机匣厚度为优化设计变量,进行轻量化和降低椭圆度的两目标优化。 此方法具有通用性,能广泛用于各种复杂工程。
【关键词】：Kriging替代模型 燃气轮机 优化 一次拟合 序列更新
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK472
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 燃气轮机简介8-11
• 1.1.1 工作原理8-9
• 1.1.2 国内外发展和研究现状9-11
• 1.2 替代模型研究概况11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 2 Kriging替代模型14-30
• 2.1 基本原理14-16
• 2.2 模型特点16-18
• 2.3 DACE工具包简介18-20
• 2.4 Kriging模型拟合精度探讨20-29
• 2.4.1 Branin函数21-22
• 2.4.2 Rastrigin函数22-25
• 2.4.3 Hartman函数25-27
• 2.4.4 Extended Rosenbrock函数27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 基于Kriging替代模型的优化30-38
• 3.1 优化流程30-31
• 3.2 更新准则31-33
• 3.3 基于Kriging优化方法的讨论33-37
• 3.3.1 Branin函数34
• 3.3.2 Rastrigin函数34-35
• 3.3.3 Hartman函数35-36
• 3.3.4 Extended Rosenbrock函数36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 燃机转子轮盘有限元分析模型及优化38-45
• 4.1 转子轮盘简介38
• 4.2 有限元分析38-40
• 4.2.1 分析模型38-39
• 4.2.2 分析结果讨论39-40
• 4.3 优化设计40-44
• 4.3.1 优化模型40-41
• 4.3.2 优化结果及讨论41-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 燃机机匣有限元分析模型及优化45-60
• 5.1 机匣简介45
• 5.2 有限元分析45-56
• 5.2.1 模型简化46-55
• 5.2.2 椭圆度定义55-56
• 5.3 优化设计56-59
• 5.3.1 优化模型56
• 5.3.2 优化结果及讨论56-59
• 5.5 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高月华;王希诚;;基于Kriging代理模型的多点加点序列优化方法[J];工程力学;2012年04期

2 韩永志;高行山;李立州;岳珠峰;;基于Kriging模型的涡轮叶片多学科设计优化[J];航空动力学报;2007年07期

3 李孝堂;;燃气轮机的发展及中国的困局[J];航空发动机;2011年03期

4 贺毅朝;张翠军;王培崇;张巍;;微粒群算法与郭涛算法在数值优化中的比较[J];计算机工程与应用;2007年11期

5 隋允康;李善坡;;结构优化中的建模方法概述[J];力学进展;2008年02期

6 姜书;石峰;;燃气发电在节能减排中的应用[J];农业工程技术(新能源产业);2010年01期

7 庄三少;温卫东;张宏建;崔海涛;;基于DSA-FEM的航空发动机复合材料机匣优化方法[J];机械科学与技术;2012年10期

8 邱名;周正贵;;优化方法在轴流压气机转子叶片气动设计中的应用[J];南京航空航天大学学报;2013年01期

9 沈迪刚;借鉴国外经验,抓住历史机遇发展燃机产业[J];航空发动机;2001年02期

10 高云凯;孙芳;余海燕;;基于Kriging模型的车身耐撞性优化设计[J];汽车工程;2010年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 杨坤;复合材料结构可靠性与动力学综合优化方法研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 邹林君;基于Kriging模型的全局优化方法研究[D];华中科技大学;2011年

3 裴闪;重型燃气轮机发电机组实时仿真模型研究[D];华北电力大学（河北）;2007年

4 张柱国;基于代理模型的加筋板结构布局优化设计[D];南京航空航天大学;2008年

5 李海波;航空发动机机匣的包容性数值分析与实验研究[D];南京理工大学;2010年

  本文关键词：基于Kriging替代模型的燃机部件优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252922