基于遗传算法的航空发动机模块化研究

发布时间：2017-11-26 03:01

  本文关键词：基于遗传算法的航空发动机模块化研究

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【摘要】：航空工业的发展体现着一个国家工业、科技和国防实力水平。航空发动机(aero-engine),作为飞机的心脏,直接影响着飞机的性能、可靠性及经济性。在航空发动机的设计、制造、装配及维修过程中,由于涉及零件数以万计,且制造精度要求高、装配及分解关系复杂,如何在设计周期短、高质量和高精度中找到平衡,已经成为当前航空工业面临的严峻挑战。模块化是迎接上述挑战的重要途径,基于合理的模块化体系,可以有效地降低航空发动机的整个生命周期中的人为失误,从而提高航空发动机可靠性。本文对航空发动机的模块化方法、模块优化方法进行了研究,提出了基于遗传算法的航空发动机模块化研究方法,并结合某型航空发动机涡轮转子进行了模块化的应用研究。具体内容包括：(1)研究分析了现有模块化方法,在对航空发动机模块化问题进行描述,并对问题的复杂度进行分析的基础上,建立了航空发动机模块化的数学模型。(2)建立了航空发动机的DSM(Design Structure Matrix,设计结构矩阵)模型,即航空发动机零件间的关联关系矩阵。首先根据航空发动机零件间的连接关系,提出量化准则,其次进行量化表达,得到设计结构矩阵,为后续的模块化及分析奠定基础；最后以某型航空发动机涡轮转子为例阐述了航空发动机的DSM模型的建立方法。(3)提出了基于DSM的航空发动机模块化方法。首先提出航空发动机DSM模块化的目标,其次确定采用行列变换的方式实现航空发动机DSM模块化过程；然后对航空发动机DSM模块化结果进行评估与选择；最后以某型航空发动机涡轮转子为例阐述了基于DSM的航空发动机模块化方法。(4)根据航空发动机的特点,采用基于DSM和最短描述长度理论的遗传算法来实现航空发动机的自动模块划分和寻优。首先根据DSM模型和MDL(Minimum Description Length,最短描述理论)理论建立了优化目标函数；然后应用遗传算法,实现了航空发动机模块划分方案的自动寻优过程；最后以某型航空发动机涡轮转子为例,进行了航空发动机模块划分方案自动寻优的应用验证。(5)为验证以上理论、方法和技术,通过VS2010与MATLAB的混合编程,利用C++主程序外部调用MATLAB环境下编译的算法文件,构建了航空发动机模块化原型系统。最后以某型航空发动机涡轮转子为例,演示了零部件模块划分的过程。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V23;TP18

【参考文献】

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1 丁力平;谭建荣;冯毅雄;李中凯;;基于解析结构模型的产品模块构建及其优化[J];计算机集成制造系统;2008年06期

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本文编号：1228279