壓氣機(jī)葉片三維反問題設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、壓氣機(jī)葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法可分為正問題（主要指分析設(shè)計(jì)方法）和反問題設(shè)計(jì)方法兩種。正問題設(shè)計(jì)方法（主要指分析設(shè)計(jì)方法）往往要花費(fèi)大量的設(shè)計(jì)時(shí)間和成本，并且設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)劣和成本強(qiáng)烈依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，獲得創(chuàng)新性方案的可能性較??；反問題設(shè)計(jì)方法中設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求給出流場中某些氣動(dòng)參數(shù)，通過氣動(dòng)參數(shù)與幾何造型間的物理關(guān)系得到實(shí)現(xiàn)該流動(dòng)特征的葉型。優(yōu)勢在于設(shè)計(jì)效率較高、較少依賴設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)，可以縮短設(shè)計(jì)周期，特別在三維葉片設(shè)計(jì)中尤

2、為顯著。
　　本文根據(jù)馮卡門研究所A. Demeulenaere和Van den Braembussche.等人發(fā)展出的一種有效的壓氣機(jī)葉片三維無粘反問題設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合課題組對(duì)二維反問題設(shè)計(jì)方法方面的研究，開展了包括離心壓氣機(jī)葉片在內(nèi)的壓氣機(jī)葉片三維反問題設(shè)計(jì)技術(shù)的相關(guān)研究。全文研究內(nèi)容和成果主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1、構(gòu)建起了三維無粘反問題設(shè)計(jì)流程，對(duì)“可滲透邊界”的原理以及三維壁面修正方法進(jìn)行理論分析，為本文三維無

3、粘反問題設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)；
　　2、在自主開發(fā)的全三維粘性流場計(jì)算程序NAPA的基礎(chǔ)上，基于其Euler求解器，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)坐標(biāo)系下三維無粘反問題設(shè)計(jì)方法。并在亞聲速軸流靜子等算例中對(duì)本文建立的三維無粘反問題設(shè)計(jì)方法的有效性（反問題流場計(jì)算，三維壁面修正的準(zhǔn)確性等）進(jìn)行驗(yàn)證。
　　3、針對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下反問題流場的計(jì)算對(duì)滲透邊界進(jìn)行理論分析及算法修改。在亞聲速軸流轉(zhuǎn)子葉片的反問題設(shè)計(jì)算例中初步驗(yàn)證本文所建立的三維無粘反問

4、題設(shè)計(jì)技術(shù)能對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下反問題流場進(jìn)行準(zhǔn)確快速的計(jì)算、三維壁面修正時(shí)能準(zhǔn)確的修正得到符合目標(biāo)壓力分布的造型的能力。
　　4、針對(duì)目標(biāo)壓力和初始?jí)毫Υ嬖诖笃钋闆r下的滲透邊界進(jìn)行改進(jìn)，并構(gòu)造了消除軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片槽道激波的算例。算例驗(yàn)證表明，本文對(duì)滲透邊界的改進(jìn)叫本質(zhì)的改善了目標(biāo)壓力和初始?jí)毫Υ嬖诖笃钋闆r下的反問題流場計(jì)算能力。
　　5、在Krain離心葉輪反問題設(shè)計(jì)算例中驗(yàn)證了本文所建立的三維反問題設(shè)計(jì)方法在有強(qiáng)三維效