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。

来源: Engineering前沿