與吸氣耦合吸附式葉片優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、吸附式壓氣機技術(shù)是提高壓氣機負荷的重要途徑之一。本文借助最優(yōu)化方法和數(shù)值分析手段，對吸附式壓氣機葉片設(shè)計進行了探索，并就吸氣參數(shù)對任意回轉(zhuǎn)面葉柵流動及組合吸氣對葉片通道內(nèi)流動的影響進行了分析，為高效、高負荷吸附式壓氣機葉片設(shè)計積累了經(jīng)驗。
　　首先，建立了吸附式回轉(zhuǎn)面葉型優(yōu)化設(shè)計軟件平臺，將基于并行遺傳算法的數(shù)值優(yōu)化技術(shù)與任意回轉(zhuǎn)面葉柵流場計算相結(jié)合，實現(xiàn)吸附式葉型自動優(yōu)化設(shè)計。利用NUMECA軟件進行吸附式三維葉片數(shù)值計算，并將

2、流場計算結(jié)果與自編軟件進行對比分析。
　　其次，提出吸附式壓氣機葉片設(shè)計的基本流程，以低轉(zhuǎn)速、高負荷吸附式壓氣機轉(zhuǎn)子葉片為例，進行S2流面通流設(shè)計、吸附式回轉(zhuǎn)面葉型設(shè)計和三維葉片優(yōu)化設(shè)計?？紤]到通流設(shè)計中損失模型的重要性，采用優(yōu)化方法建立吸附式葉型初始損失模型，并通過迭代設(shè)計，應用三維流場計算結(jié)果提供S2流面通流計算損失模型，提高了S2流面流場計算精度；采用準三維方法進行吸附式回轉(zhuǎn)面葉型設(shè)計，將葉型參數(shù)和吸氣參數(shù)均作為設(shè)計變量，綜

3、合考慮二者變化對回轉(zhuǎn)面葉柵流場的影響，實現(xiàn)二者的耦合優(yōu)化設(shè)計；進行吸附式三維葉片優(yōu)化，實現(xiàn)了葉型積疊線的彎掠設(shè)計和對子午面流道的修改。根據(jù)上述思路設(shè)計得到吸附式壓氣機轉(zhuǎn)子葉片，在229m/s的葉尖線速度下設(shè)計點壓比為1.63，效率為0.965，實現(xiàn)了高氣動性能。
　　再次，研究了吸氣參數(shù)對任意回轉(zhuǎn)面葉柵流動的影響，得出與平面葉柵一致的結(jié)論。通過端壁周向開縫，研究了組合吸氣對轉(zhuǎn)子通道內(nèi)流動的影響，結(jié)果表明：合理地進行端壁吸氣可以改善