第1章 涡轮增压器多学科设计优化概述 1
1.1 船用涡轮增压器 1
1.1.1 压气机的工作原理及结构形式 3
1.1.2 涡轮的工作原理及结构形式 4
1.1.3 船用涡轮增压器的转子系统 5
1.2 多学科设计优化理论体系 7
1.2.1 解耦与重构方法 8
1.2.2 效率与精度权衡策略 9
1.2.3 多目标优化方法 10
1.2.4 多学科不确定性建模方法 10
1.2.5 多学科集成设计环境 11
1.2.6 数值仿真模型的校核 11
1.3 本书的主要工作 11
参考文献 12
第2章 涡轮增压器几何参数化造型设计 16
2.1 径流式叶型中弧线设计方法 17
2.1.1 子午面型线设计 17
2.1.2 z-θ流面型线设计 18
2.1.3 Bezier曲线 18
2.1.4 径流式叶型的生成 20
2.2 径流式叶型非均匀有理B样条设计方法 22
2.3 轴流式叶型设计 23
2.3.1 平面叶栅型线设计理论 23
2.3.2 五次多项式方法 24
2.3.3 叶型造型实例 25
2.4 叶身积叠成型 28
2.5 涡轮增压器核心部件造型设计 30
2.6 小结 32
参考文献 32
第3章 涡轮增压器学科分析理论 33
3.1 流场分析理论 33
3.1.1 雷诺平均下的N-S方程 34
3.1.2 湍流模型 34
3.1.3 交界面的数值处理 36
3.1.4 涡轮增压器流场特性分析 37
3.2 传热分析理论 39
3.2.1 传热分析的基本理论 39
3.2.2 对流换热的数值计算方法 40
3.2.3 涡轮增压器对流换热分析 42
3.3 结构分析理论 43
3.3.1 结构计算的基本理论 43
3.3.2 涡轮增压器结构相关学科分析 43
3.4 转子动力学分析方法 47
3.4.1 临界转速计算方法 47
3.4.2 转子系统不平衡响应计算方法 56
3.5 滑动轴承动力系数求解方法 59
3.5.1 滑动轴承的雷诺方程 59
3.5.2 油膜刚度和阻尼系数 60
3.5.3 油膜刚度和阻尼系数的计算 61
3.5.4 算例分析 65
3.6 小结 66
参考文献 66
第4章 多学科解耦-重构方法与耦合信息传递 68
4.1 多学科设计优化解耦与重构方法 68
4.1.1 耦合系统分析 68
4.1.2 系统重构方法 69
4.2 参数空间插值传递方法 71
4.2.1 参数空间插值方法 71
4.2.2 插值函数 73
4.2.3 算例 75
4.3 动网格技术 81
4.3.1 网格重生成方法 82
4.3.2 网格变形技术 82
4.4 小结 86
参考文献 87
第5章 涡轮增压器多学科可行优化设计 89
5.1 多学科可行方法 89
5.2 离心式压气机多学科可行优化设计 90
5.2.1 离心式压气机多学科分析 91
5.2.2 优化设计 91
5.3 涡轮多学科可行优化设计 95
5.3.1 涡轮多学科分析 96
5.3.2 优化设计 97
5.4 涡轮增压器整机多学科优化设计 100
5.5 小结 103
参考文献 104
第6章 效率与精度的权衡策略 105
6.1 试验设计与分析 106
6.1.1 试验设计方法 107
6.1.2 主次因素分析 109
6.2 近似技术 116
6.2.1 近似技术概述 116
6.2.2 基于近似方法的离心压气机气动优化 117
6.2.3 基于近似方法的涡轮多学科设计优化 122
6.3 变复杂度设计方法 128
6.3.1 变复杂度设计方法概述 128
6.3.2 离心式压气机耦合松弛多学科优化设计 131
6.4 小结 134
参考文献 135
第7章 多学科并行优化设计方法 136
7.1 协同优化方法 137
7.2 并行子空间优化方法 138
7.3 并行优化系统的应用 139
7.3.1 协同优化设计 140
7.3.2 并行子空间优化设计 143
7.4 基于近似模型的协同优化方法 144
7.5 优化方法的比较 147
7.6 小结 148
参考文献 149
第8章 多目标优化方法 150
8.1 多目标优化问题的特点 150
8.1.1 多目标优化问题的数学描述 151
8.1.2 Pareto解集的定义 151
8.2 基于偏好的多目标优化方法 153
8.2.1 线性加权法 154
8.2.2 改进的线性加权法 155
8.2.3 极大-极小法 156
8.2.4 理想点法 157
8.2.5 ε-约束法 157
8.3 非偏好的多目标优化方法 159
8.3.1 多目标遗传算法 160
8.3.2 多目标粒子群优化算法 167
8.4 基于多目标遗传算法的优化设计 168
8.4.1 多目标优化算例 168
8.4.2 基于多目标遗传算法的压气机优化设计 170
8.5 小结 172
参考文献 172
第9章 多学科不确定性建模及优化设计 174
9.1 可靠性分析理论 175
9.1.1 可靠性分析基本概念 175
9.1.2 可靠性分析方法 176
9.2 增压器涡轮不确定性分析 179
9.3 基于可靠性的多学科设计优化 182
9.3.1 基于可靠性的优化设计方法 182
9.3.2 基于可靠性的多学科设计优化方法 186
9.3.3 基于近似技术的多学科综合可靠性优化设计 190
9.4 小结 191
参考文献 191
第10章 多学科集成设计优化环境 193
10.1 多学科集成设计环境的功能分析 193
10.1.1 多个学科的集成环境 194
10.1.2 变量设定、数据管理、历程可视化 195
10.1.3 优化算法库 195
10.1.4 试验设计、近似技术 195
10.1.5 质量工程 195
10.2 软件框架及介绍 195
10.2.1 软件总体框架 195
10.2.2 软件介绍 199
10.3 算例分析 204
10.3.1 算例1：工字梁减重优化 204
10.3.2 算例2：增压器涡轮多学科设计优化 206
10.4 小结 208
参考文献 208
第11章 数值仿真模型的校核 209
11.1 建模与仿真的VV＆A技术 210
11.1.1 建模与仿真的VV＆A技术 210
11.1.2 复杂系统数值仿真VV＆A的解决思路 212
11.2 基于优化方法的模型校核 213
11.3 方法验证和结果分析 214
11.4 小结 218
参考文献 218