Otimização do projeto das pás da turbina

No projeto tradicional de pás de turbina, geralmente segue-se o seguinte processo: o departamento de desempenho geral primeiro determina os indicadores de desempenho que a pá precisa atingir e, em seguida, o departamento de projeto estrutural projeta a pá. Depois de projetar a lâmina que atenda aos requisitos de desempenho aerodinâmico, ela é entregue ao departamento de cálculo de resistência para cálculo de vida útil de vibração de resistência. Se for qualificado, o design da lâmina chegará ao fim. Se não for qualificado, o departamento de design irá redesenhá-lo e então o departamento de resistência irá calculá-lo. Este ciclo, até que os requisitos sejam atendidos, não apenas este projeto tem um ciclo longo, mas também é difícil encontrar o ideal formato de projeto das pás, que não atende aos requisitos do desenvolvimento de motores de aviação modernos.
Este artigo [2] propõe o uso de otimização de projeto multidisciplinar (MDO) para o projeto de pás sólidas de turbina de estágio único. MDO é uma ciência interdisciplinar emergente e um produto do rápido desenvolvimento da tecnologia aeroespacial. Já se passaram 20 anos desde que o MDO foi aberto como um novo campo de pesquisa. Na década de 1990, a exploração e investigação activa no domínio do MDO foram realizadas internacionalmente, especialmente nos Estados Unidos, e um grande número de artigos de investigação relacionados com este campo são publicados todos os anos; Atualmente, o MDO é um dos campos mais recentes e ativos na pesquisa de métodos de projeto de aeronaves internacionalmente, mas há muito pouca pesquisa e aplicação na área de motores de aviação. Para pás de turbina de motores de aviação, devido ao ambiente de trabalho rigoroso, elas não apenas suportam a força centrífuga da rotação em alta velocidade, mas também suportam as forças do campo de fluxo de ar e do campo de temperatura. Portanto, sua análise envolverá múltiplas disciplinas, como aerodinâmica, transferência de calor, estrutura, resistência e vibração. É um problema típico de projeto multidisciplinar e é necessário o uso de métodos de otimização de projeto multidisciplinares para o projeto. O método multidisciplinar de otimização de projeto pode considerar simultaneamente a influência de várias disciplinas e usar tecnologia de computador moderna para analisar e comparar centenas ou milhares de soluções de projeto em um curto espaço de tempo, eliminar antecipadamente a maioria das soluções não ideais e aproximar-se da solução ideal geral. de múltiplas disciplinas passo a passo, melhorando efetivamente a qualidade do projeto e acelerando enormemente o progresso do projeto.