壓氣機葉片氣動優(yōu)化設計方法研究.pdf

1、隨著計算流體力學數(shù)值模擬能力的不斷提高，將其與數(shù)值最優(yōu)化理論相結合而形成的一種多學科氣動優(yōu)化設計方法越來越得到廣泛的研究與應用?；诖耍疚牟捎肅FD方法、全三維的葉片參數(shù)化造型方法以及不同的最優(yōu)化方法相結合的策略，構建了適用于葉輪機械葉片的全三維自動優(yōu)化設計體系。該體系包括兩種優(yōu)化方法：一是基于試驗設計和響應面模型的快速高效優(yōu)化方法；二是基于遺傳算法的全局性自動優(yōu)化方法。二者均可以達到降低損失、提高效率的優(yōu)化目的。隨后本文根據(jù)兩種優(yōu)化

2、方法的優(yōu)缺點和優(yōu)化結果的差異，探討了葉輪機械氣動優(yōu)化問題在不同要求下應該選擇哪種合適的優(yōu)化方法。具體地，論文的主要工作如下：
　　一、采用基于有限體積法求解三維N-S方程、全隱式耦合求解方法、k-ε湍流模型的CFD計算模型對NASA Rotor37葉片進行了氣動數(shù)值模擬，并與實驗結果進行了校對，驗證了所用計算模型的正確性，為接下來的氣動優(yōu)化奠定基礎。
　　二、采用三次 B樣條曲線對三維葉片進行了參數(shù)化造型，通過調節(jié)樣條曲線的

3、主要控制點的縱坐標大小，可以達到用很少的控制參數(shù)使葉片外形得到合理范圍內的最大變化的目的，從而為接下來的氣動優(yōu)化做好鋪墊。
　　三、針對葉片氣動優(yōu)化設計計算量過大的問題，提出了基于響應面近似模型的快速高效優(yōu)化設計體系。對經過前面數(shù)值模擬分析的原始葉片進行了以等熵效率最高為目標函數(shù)、并滿足流量和總壓比約束條件的氣動優(yōu)化設計，詳細分析了優(yōu)化前后葉片氣動性能的改善，探討了該優(yōu)化體系所擁有的計算成本低的優(yōu)點和設計變量數(shù)目不能多的弱點。