李发宗　童水光　袁铭鸿

1.浙江大学,杭州,310027　　2.宁波工程学院,宁波,315336



热流固耦合下增压器涡壳多目标优化

李发宗1,2童水光1袁铭鸿1

1.浙江大学,杭州,3100272.宁波工程学院,宁波,315336

摘要：以某型增压器涡壳为研究对象，采用热流固耦合分析方法，建立涡壳热流固耦合的有限元模型，对增压器涡壳热结构进行分析，获得涡壳的热塑性应变分布，确定涡壳产生热结构破坏的部位，并与涡壳热循环试验结果相比较，验证了涡壳热流固耦合分析模型的正确性。选取涡壳三个危险部位的热塑性应变为优化目标，采用响应面方法，构建了以涡壳危险部位结构尺寸参数为设计变量，以增压器涡壳的热塑性应变为优化目标的结构优化近似模型，采用基于响应面方法和遗传算法的多目标优化方法获得涡壳最优结构参数组合，并通过了热流固耦合仿真的验证。涡壳三个危险部位的热塑性应变分别从原来的3.3%、3.2%、2.6%降为0.66%、0.8%、1.03%，表明该优化方法改善了涡壳的热结构强度，降低了涡壳产生热裂纹的风险，提高了涡壳的热结构稳定性与可靠性。

关键词：热流固耦合；涡壳；响应面法；多目标优化

0引言

近年来，随着发动机技术的发展,发动机增压器转速越来越高,其涡壳内的温度也随之升高,因此对增压器涡壳的设计要求也逐步提高[1]。涡壳作为增压器的重要部件之一,其可靠性已成为衡量涡轮增压器耐久性的重要指标。复杂的几何结构、交变的热机载荷以及自身材料的限制,使得涡壳极易产生热结构破坏。……