基于多目標遺傳算法的新型三通管形優化設計方法

趙玉杰，劉 偉，王高峰

（1.西北工業大學力學與土木建筑學院，陜西 西安 710129；2.上海航空電器有限公司，上海 201101）

1 前言

T形三通管路是航空航天飛行器管路系統中常見的分支（岐管）結構形式，在減少管路數量、靈活管路結構布局等方面有著重要的作用。三通管作為一個分流管路，由于此處管形突變，在流體流經主管到支管的交匯處，管內會產生較強的渦流區和二次流現象，導致壓力損失和能量損失增大以及傳遞效率降低等問題。隨著飛行器液壓系統的工作壓力不斷提高，這種流致振動和沖擊帶來的影響將更加明顯，甚至會造成三通結構的裂紋等結構失效故障[1-2]。隨著目前航空發動機管路系統向著高壓力、高功重比、大流量的趨勢發展，傳統的T形三通管難以適應高壓高速流體管路系統結構設計的新趨勢。所以，提出一種新的三通管形結構來減小這種流致振動具有重要意義。

針對三通管流動特性及其優化問題，文獻[3]為配管系統提出了一種階梯式主管結構模型，并與其他幾種形式的主管結構模型對比，階梯式主管結構的流體均配特性更好；文獻[4]通過設計入口段的管徑大小和管長，消除了入口段進入分流主管后由于凸擴產生的渦流，減弱了渦流對支管流量影響；文獻[5]基于直角T形管內氣液兩相的流動特性，提出用同徑彎曲的支管與母管連接代替垂直連接的優化方案，減小了分流處的壓力梯度與氣液分離程度；文獻[6]在三通管支管正下方加一個橫隔板將流體分為上下兩部分，再使用擋板擋住上方流體，使橫隔板上方流體從支管流出，其余流體從下面的管流出，從而保證各支管流量均勻分配；……