朱殿华，郭 伟

(天津大学机械工程学院，天津 300072)

水轮发电机多物理场综合优化设计

朱殿华，郭 伟

(天津大学机械工程学院，天津 300072)

以水轮发电机为典型复杂产品研究实例，深入分析了电机稳态工作时多物理场的相互耦合作用，对电机的电磁场、通风散热流-固热耦合场进行了数值分析和计算，计算结果切实有效.在此基础上，从系统的角度出发，通过对电机设计过程中电磁、通风、散热学科进行分析，确立了学科间的参数耦合关系，建立了电机综合优化设计模型，采用集成优化方法 MDF对此模型进行了优化求解，优化后的设计方案通过数值计算进行了有效验证，初步实现了电机综合优化设计，进而为多领域复杂产品的综合优化做出了有益探索.

水轮发电机；耦合；综合优化；自动化

复杂产品诸如飞机、汽车、掘进机等大型产品的设计过程具有设计变量和约束数目多、领域间耦合关系复杂、设计过程繁琐且难以实现设计结果的优化和缺乏有效的方案验证手段等特点和难点.当前学术界的研究热点多集中于复杂产品的建模、集成分析技术、多学科优化技术实现等方面[1-10]，可付诸实践的工程研究成果鲜有发表.笔者以水轮发电机为研究对象，针对电机设计过程复杂、工作过程中存在的多领域耦合现象进行深入分析，力求实现电机设计过程的自动化和综合优化.

1 多物理场数值分析方法

1.1 电磁场数值计算

选用立式水轮发电机为分……