徐 翔 周瑞平 汪萌生

（1.三峡大学 机械与材料学院，湖北 宜昌 443002；2.武汉理工大学 能源与动力工程学院，武汉 430063）

柴油机设计是典型的复杂机电系统设计，其涵盖了流体力学、热力分析、燃烧学、结构强度、振动力学、物理化学等多个学科的计算分析，而且各学科之间又相互影响，相互制约，有着复杂的耦合关系.柴油机的“传统设计”主要采用“设计－试验－修改设计－再试验”这种多次反复的方法，一个型号发动机的开发一般需要10年的时间，耗费巨大.

多学科优化设计方法 MDO（Multi－disciplinary Design Optimization）是从20世纪80年代由飞行器设计领域兴起的一种分析和求解复杂工程系统的理论和方法.目前应用主要集中在航天领域的飞行器设计，很少拓展到交叉学科较多的柴油机系统设计领域.NASA给多学科设计优化方法（MDO）的定义是［1］:在系统设计过程中，必须考虑其所涉及的几门学科之间的互相影响和耦合作用，并且设计者应同时在多门学科中进行设计，以使系统综合性能达到最优的一种设计方法.多学科优化方法集成了多种设计和分析工具，使产品设计从孤立的、串行的过程成为并行的、协同的过程，把产品设计的焦点从单独的部件级转移到产品系统级整体性能优化，可以显著提高产品设计的效率［2－3］.

MDO思想符合柴油机设计的要求，与现代系统论的整体优化思想一致.柴油机的总体综合设计需要设计的变量很多，包括机体、曲轴、缸盖、活塞、连杆、缸套、轴承、配气机构、燃油喷射系统和……