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文檔簡介
1、隨著數(shù)值模擬技術(shù)的不斷成熟,基于優(yōu)化理論的氣動設(shè)計方法逐漸興起并吸引了眾多學(xué)者進行研究與應(yīng)用。本文的工作就是從這一方面著手,將優(yōu)化理論引入到地面重型燃?xì)廨啓C壓氣機葉型設(shè)計中,建立可用于地面重型燃?xì)廨啓C壓氣機的二維氣動優(yōu)化設(shè)計體系。在葉輪機械中,轉(zhuǎn)捩過程受到來流湍流度、來流馬赫數(shù)、壓力梯度及其它諸多因素的影響。本文中,優(yōu)化設(shè)計考慮到地面重型燃?xì)廨啓C壓氣機入口氣體在較高雷諾數(shù)及較高湍流度下流動轉(zhuǎn)捩帶來的影響。
本文首先對某地面重型
2、燃?xì)廨啓C壓氣機的末級靜葉中徑葉型進行參數(shù)化。葉片參數(shù)化造型方法有很多種,本文采用的“中弧線貼厚度分布法”的參數(shù)化造型方法。是在已有方法的基礎(chǔ)上改進得到的一種新的葉片參數(shù)化造型方法,適用于亞音速壓氣機葉片的參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計。
建立具有自動優(yōu)化設(shè)計能力的平臺。該平臺由自主開發(fā)的二維葉型生成程序、網(wǎng)格生成軟件GAMBIT、流場計算分析軟件CFX以及自主開發(fā)的優(yōu)化模塊組成。整個過程可以靠計算機自動完成,省去了手動調(diào)節(jié)浪費時間的弊端,優(yōu)化
3、的葉型范圍更加寬廣。
以某地面重型燃?xì)廨啓C壓氣機末級靜葉中徑葉型為優(yōu)化對象,以總壓損失系數(shù)為目標(biāo)函數(shù),流場分析中考慮轉(zhuǎn)捩情況,利用iSIGHT優(yōu)化器進行優(yōu)化計算。優(yōu)化后,葉型氣動性能有較明顯改善。設(shè)計工況下葉型總壓損失系數(shù)較原型下降了3.63%,氣流折轉(zhuǎn)角增大了1.44%,靜壓比升高了0.11%,擴壓因子增大了1.04%。比較分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)化葉型通過減小吸力面的逆壓梯度抑制附面層的發(fā)展來減小葉型尾跡,降低尾跡損失,總壓損失系數(shù)下降
4、。同時因為氣流轉(zhuǎn)折角增大,靜壓比升高,擴壓因子增大,從而使優(yōu)化葉型性能高于原型。在非設(shè)計工況條件下,較低馬赫數(shù)時,優(yōu)化葉型的低損失工作范圍較大,較高馬赫數(shù)時,優(yōu)化葉型的低損失工作范圍較小。
將優(yōu)化出的葉型在保證弦長、最大厚度、最大厚度相對位置、前緣半徑、安裝節(jié)距、安裝角、前緣角、后緣角、控制葉型中弧線形狀的無量綱參數(shù)不變的前提下,應(yīng)用到原始葉片各截面葉型上生成新的優(yōu)化葉型。將各截面上新的優(yōu)化葉型按照原始葉片的積疊方式生成優(yōu)化葉
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