跨聲速壓氣機轉子流場數值模擬及優(yōu)化設計研究.pdf

1、風扇/壓氣機作為航空發(fā)動機中的重要部件，其性能的改進對發(fā)動機有著至關重要的影響。隨著數值模擬技術的不斷成熟，基于優(yōu)化理論的氣動設計方法逐漸興起并吸引了眾多學者進行研究與應用。本文的工作就是從這一方面著手，對以NASARotor37為代表的跨聲速壓氣機轉子，采用全三維氣動優(yōu)化設計體系對其進行氣動優(yōu)化設計。
　　本文首先應用NASARotor37的實驗數據驗證了基于Dawes的三維N-S方程的流場求解程序，并應用該程序對NASARot

2、or37進行了流場數值模擬，得到了細致的流場結構，詳細地分析了跨聲速風扇轉子中的流動特點。
　　采用B樣條曲線對葉輪機械葉片進行參數化，通過將其轉換為約束問題，與遺傳算法、模擬退火算法相結合，可以方便、準確地反求B樣條曲線控制點，保證擬合精度，為進行葉輪機械的改型氣動優(yōu)化設計做好準備。
　　考慮到單純采用遺傳算法或模擬退火算法尋優(yōu)的流場評估次數數量巨大，采用基于改進的拉丁超立方體實驗設計的響應面模型方法與遺傳算法、模擬退火算

3、法結合構成的高效、準確的具有全局尋優(yōu)能力的氣動優(yōu)化設計體系，對NASARotor37轉子重新進行了三維氣動優(yōu)化設計。分別考慮了中弧線、厚度分布、三維積迭形式對NASARotor37動葉氣動性能的影響，構造了不同形式的三維葉片，并對其性能進行了詳細分析。采用該優(yōu)化設計體系進行了三維葉片的總壓比、絕熱效率等總體性能參數的多目標優(yōu)化設計，并與單目標優(yōu)化結果進行了對比，表明了多目標優(yōu)化設計的重要性。更進一步，考慮到NASARotor37實際工作