風扇葉片氣動性能優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、高效率一直是多級軸流風扇所追求的目標，對于高負荷跨音風扇轉(zhuǎn)子，由于葉尖進口馬赫數(shù)高，激波強度大，設(shè)計難度大，采用自動優(yōu)化的方法能夠大大減小對設(shè)計者專業(yè)知識和經(jīng)驗的依賴，對于多級風扇，網(wǎng)格量大，計算時間長，由于遺傳算法將產(chǎn)生若干個個體，都將進行流場計算，將大大增加優(yōu)化所耗時間。本文探索考慮相鄰葉片排影響的單排葉片優(yōu)化方法、兼顧級環(huán)境匹配特性，提高現(xiàn)有兩級風扇效率；本文研究另一主要內(nèi)容就是參照該兩級風扇第一級轉(zhuǎn)子性能指標，自行進行氣動設(shè)計，

2、以驗證設(shè)計軟件平臺并進一步提高該轉(zhuǎn)子性能。
　　本文首先對現(xiàn)有兩級風扇進行了全流場特性計算，并探索了三種邊界條件設(shè)置方案單轉(zhuǎn)子流場計算方法。通過對設(shè)計點流場計算得知，方案三與兩級環(huán)境下單轉(zhuǎn)子性能最為接近，并通過對設(shè)計點葉片通道內(nèi)流場對比，兩者基本吻合。然后運用課題組現(xiàn)有的基于并行遺傳算法的三維葉片優(yōu)化軟件，采用方案三對該轉(zhuǎn)子進行三維優(yōu)化，優(yōu)化目標為保證流量和壓比不變，提高其效率。優(yōu)化后的單轉(zhuǎn)子葉片在設(shè)計點效率提升近一個百分點，最后

3、將優(yōu)化后的轉(zhuǎn)子葉片放入兩級環(huán)境中計算得知，結(jié)果表明：與原始兩級風扇相比，采用優(yōu)化轉(zhuǎn)子的兩級風扇在設(shè)計點效率也提高0.5個百分點以上，裕度近于相同，達到了預(yù)期的效果。
　　參照上述轉(zhuǎn)子性能指標，對該跨音風扇轉(zhuǎn)子進行自行設(shè)計，包括初始葉片設(shè)計和三維葉片優(yōu)化。采用課題組現(xiàn)有的設(shè)計軟件，進行通流設(shè)計，并分別設(shè)計出10％、50%、90%葉高的二維葉型。由于高跨音風扇轉(zhuǎn)子葉片葉尖處進口馬赫數(shù)高，運用超音葉型設(shè)計方法，設(shè)計出兩個90%葉高葉型，