论文标题：Multi-solution pipe-routing method for the aeroengine with route constraints based on multi-objective optimization

期刊： Frontiers of Mechanical Engineering

作者：Feiyang FANG, Jiapeng YU, Jikuan XIONG, Binjun GE, Jiaqi ZHU, Hui MA

发表时间：15 Dec 2024

DOI：10.1007/s11465-024-0807-1

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Multi-solution pipe-routing method for the aeroengine with route constraints based on multi-objective optimization

基于多目标优化的带途径约束的航空发动机多解管路敷设方法

文章亮点

（1）采用固定与可变长度编码结合的混合编码架构，固定编码确定预定的途径约束，可变长度编码为自由探索区域开辟路径，还为可变长度编码定制了迭代机制来优化目标参数。

（2）运用管型聚类的小生境方法，依管路形状聚类划分解空间并借助小生境方法维持解集的多样性。

（3）基于西门子NX开发了“AeroPiping”系统，在该系统上进行实验验证，实验结果表明方法能够生成满足途径约束的解，并且解带有明显的沿轴向、周向敷设的特征和较强的多样性。

文章简介

航空发动机外部管路系统的复杂性需要实施自动化设计流程，以缩短设计周期的持续时间。然而，现有的管路敷设算法由于其提供的解决方法单一，且对途径约束的考虑不足等，往往无法满足设计师的需求。

本研究提出了一种多解管路敷设方法（MSPR），该方法采用混合编码方式，结合固定长度编码来表示途径约束，并使用可变长度编码来指示自由探索点。这种方法允许设计师指定途径约束，并通过改进的遗传迭代机制对可变长度编码进行迭代，从而确定适当数量的控制点。此外，还采用了管路形状聚类的小生境方法，以增强结果的多样性。

通过基于西门子NX开发的“AeroPiping”系统进行比较实验和模拟，实验结果表明，所提方法生成的所有管路方案均严格满足预设的途径约束条件。在复杂的发动机结构模型中，管道能够成功避开发动机机匣、卡箍、其他附件等障碍物。典型解决方案具有沿周向、轴向敷设的特征，且表现出较强的多样性。

本研究提出的多解管路敷设方法为航空发动机设计带来了新的解决方案。对推动航空发动机技术发展具有重要的理论与实践意义，也为其他复杂机械系统的管路设计提供了有益借鉴。

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本文内容来自Frontiers of Mechanical Engineering 期刊2024年第19卷第6期发表的研究文章 “Multi-solution pipe-routing method for the aeroengine with route constraints based on multi-objective optimization”。

引用格式：Feiyang FANG（方飞扬）, Jiapeng YU（于嘉鹏）, Jikuan XIONG（熊吉宽）, Binjun GE（葛斌俊）, Jiaqi ZHU（朱家祺）, Hui MA（马辉） . Multi-solution pipe-routing method for the aeroengine with route constraints based on multi-objective optimization. Front. Mech. Eng., 2024, 19(6): 37

https://doi.org/10.1007/s11465-024-0807-1

通讯作者简介

于嘉鹏，辽宁大连人，工学博士。东北大学机械工程与自动学院副教授/硕士生导师。“航空动力装备振动及控制”教育部重点实验室科研人员。

主要研究方向：基于人工智能/虚拟现实的航空管路系统智能敷设与布局优化、航空发动机复杂型面零件车铣数控加工智能编程、航空复杂机构优化设计与仿真分析等航空装备智能设计、智能制造方面的军工科研与开发工作。主持航空发动机及燃气轮机重大专项基础研究项目、解放军总装备部预研基金项目、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费项目、国企委托横向军工科研项目等10余项。获《中国机械工业科学技术奖》二等奖。以第一/通讯作者发表SCI/EI检索论文20余篇，授权发明专利8项，软件著作权10余项。

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