Optimizacija dizajna lopatica turbine

U tradicionalnom dizajnu lopatica turbine, općenito se slijedi sljedeći proces: odjel za ukupne performanse prvo određuje indikatore performansi koje lopatica treba da postigne, a zatim odjel za strukturalni dizajn dizajnira lopaticu. Nakon dizajniranja oštrice koja ispunjava zahtjeve aerodinamičkih performansi, predaje se odjelu za proračun čvrstoće na proračun vibriranja čvrstoće. Ako je kvalificiran, dizajn oštrice će doći do kraja. Ako nije kvalifikovan, odeljenje za projektovanje će ga redizajnirati, a zatim će ga izračunati odeljenje za snagu. Ovaj ciklus, dok se ne ispune zahtevi, ne samo da ovaj dizajn ima dug ciklus, već je i teško pronaći optimalan dizajnerski oblik lopatica, koji ne zadovoljava zahtjeve savremenog razvoja avio motora.
Ovaj članak [2] predlaže korištenje multidisciplinarne optimizacije dizajna (MDO) za projektovanje jednostepenih čvrstih turbinskih lopatica. MDO je interdisciplinarna nauka u nastajanju i proizvod brzog razvoja vazduhoplovne tehnologije. Prošlo je posljednjih 20 godina otkako je MDO otvoren kao nova istraživačka oblast. Devedesetih godina 20. stoljeća aktivna istraživanja i istraživanja u oblasti MDO-a vršena su na međunarodnom nivou, posebno u Sjedinjenim Državama, a svake godine se objavljuje veliki broj istraživačkih radova koji se odnose na ovu oblast; Trenutno, MDO je jedno od najnovijih i najaktivnijih polja u istraživanju metoda projektovanja aviona na međunarodnom nivou, ali ima vrlo malo istraživanja i primjene u oblasti avio motora. Za lopatice turbine avionskih motora, zbog teškog radnog okruženja, one ne samo da podnose centrifugalnu silu velike brzine rotacije, već i podnose sile strujanja vazduha i temperaturnog polja. Stoga će njihova analiza uključivati ​​više disciplina kao što su aerodinamika, prijenos topline, struktura, čvrstoća i vibracije. To je tipičan multidisciplinarni problem dizajna i potrebno je koristiti multidisciplinarne metode optimizacije dizajna za projektovanje. Multidisciplinarna metoda optimizacije dizajna može istovremeno sagledati uticaj različitih disciplina i koristiti modernu kompjutersku tehnologiju za analizu i upoređivanje stotina ili hiljada dizajnerskih rješenja u kratkom vremenu, unaprijed eliminirati većinu neoptimalnih rješenja i pristupiti ukupnom optimalnom rješenju. više disciplina korak po korak, čime se efektivno poboljšava kvalitet dizajna i značajno ubrzava napredak dizajna.