基于多項(xiàng)式泰勒展開法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒振動(dòng)與推力優(yōu)化.pdf

1、火焰筒是航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室非常重要的一個(gè)部件。根據(jù)其工作原理，火焰筒的優(yōu)化計(jì)算涉及多個(gè)學(xué)科的知識，如振動(dòng)模態(tài)分析和推力計(jì)算中包含物理學(xué)、化學(xué)、燃燒學(xué)、振動(dòng)學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的知識，同時(shí)各個(gè)學(xué)科之間也是相互交錯(cuò)的，因此傳統(tǒng)的優(yōu)化算法不利于火焰筒的優(yōu)化計(jì)算，而應(yīng)采用多項(xiàng)式優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化。
　　本文利用Matlab有限元工具箱編寫火焰筒的振動(dòng)模態(tài)分析和推力計(jì)算程序，然后基于二階多項(xiàng)式泰勒展開法來對系統(tǒng)方程展開。系統(tǒng)方程中出現(xiàn)的一階靈敏

2、度和二階靈敏度，采用拉格朗日因子函數(shù)對其進(jìn)行求解，對設(shè)計(jì)變量迭代的最優(yōu)變化值利用BFGS法來進(jìn)行優(yōu)化求解，步長運(yùn)用黃金分割法來進(jìn)行求解。
　　本文火焰筒的優(yōu)化計(jì)算分兩部分：一部分是在振動(dòng)模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用求解的模態(tài)向量和固有頻率作為系統(tǒng)方程的響應(yīng)向量和響應(yīng)值。本文把火焰筒有限元模型劃分為八個(gè)單元組，選其中第三、第四、第五和第六單元組的楊氏模量作為設(shè)計(jì)變量，利用Matlab有限元工具箱并選擇不同的修正參數(shù)來編寫算法程序，根據(jù)程序

3、運(yùn)行的結(jié)果，可以較準(zhǔn)確地求出迭代值，并通過比較選出振動(dòng)模態(tài)分析中的最優(yōu)方法；另一部分是在推力計(jì)算的基礎(chǔ)上，按照各個(gè)部分產(chǎn)生的推力值和火焰筒表面因膨脹壓力產(chǎn)生的應(yīng)力值作為響應(yīng)值和響應(yīng)向量，選取噴嘴噴出燃料的角度、燃?xì)饬髁?、燃料擴(kuò)散的最大壓力和壓氣機(jī)出口處的壓力四個(gè)變量作為優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量。同時(shí)也利用Matlab有限元工具箱并選擇不同修正參數(shù)和修正范圍來編寫算法程序，根據(jù)程序運(yùn)行的結(jié)果，可以求出高精度的迭代值，并根據(jù)推力優(yōu)化中的迭代次數(shù)和迭代