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文檔簡(jiǎn)介
1、隨著燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)多級(jí)軸流壓氣機(jī)的全工況效率水平、穩(wěn)定工作范圍等性能指標(biāo)提出了更高的要求。高氣動(dòng)性能葉片作為壓氣機(jī)重要組成部分,長(zhǎng)期以來(lái)受到國(guó)內(nèi)、外研究人員的廣泛關(guān)注。
本文以拓寬壓氣機(jī)變工況工作范圍,減小總壓損失為目的,構(gòu)建了壓氣機(jī)葉片自動(dòng)優(yōu)化平臺(tái)。在優(yōu)化過(guò)程中,葉片造型方式、優(yōu)化變量選取、目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建是影響優(yōu)化結(jié)果的重要因素。首先,選取某壓氣機(jī)末級(jí)靜葉中間截面為初始葉型,基于最小二乘法與Bezier曲線對(duì)初始葉型擬合,采用中弧
2、線貼厚度分布方法得到參數(shù)化葉型,在壓氣機(jī)葉片造型方法方面有一定的新穎性;其次,編寫(xiě)MATLAB腳本文件實(shí)現(xiàn)生成網(wǎng)格模板及變攻角計(jì)算程序,采用Autogrid5自動(dòng)生成網(wǎng)格,基于SST湍流模型進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算;在得到流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果后,設(shè)計(jì)一套大大減小計(jì)算量并符合本設(shè)計(jì)要求的目標(biāo)函數(shù);基于造型參數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的敏感性選取優(yōu)化變量。最后,為了使優(yōu)化自動(dòng)進(jìn)行,編譯接口程序、利用批處理將上述模塊串聯(lián)并集成在Isight軟件中,采用優(yōu)化算法進(jìn)行尋優(yōu)。采用面
3、向?qū)ο蟆⒛K化軟件開(kāi)發(fā)方法,設(shè)計(jì)便于工程應(yīng)用的壓氣機(jī)葉片自動(dòng)優(yōu)化平臺(tái)軟件。
為了對(duì)所開(kāi)發(fā)的優(yōu)化平臺(tái)軟件進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證,利用此平臺(tái)對(duì)某葉型進(jìn)行優(yōu)化。其中,初始葉型是利用某多級(jí)壓氣機(jī)末級(jí)靜葉中間截面葉型的中弧線與CDA葉型厚度分布構(gòu)造成型,對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì),得到的優(yōu)化葉型較初始葉型的變工況工作范圍提高了30%,正攻角一側(cè)工作范圍提高了50%。為了進(jìn)一步研究在優(yōu)化中一些葉型參數(shù)對(duì)葉型表面流動(dòng)的影響,接下來(lái)對(duì)葉型參數(shù)與轉(zhuǎn)捩關(guān)系進(jìn)行研究。
4、r> 轉(zhuǎn)捩位置往往影響著葉型損失。為了研究葉型參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)捩位置影響,在保證弦長(zhǎng),安裝角,進(jìn)、出口氣流角,相對(duì)前緣、尾緣半徑等不變的情況下,通過(guò)分別改變?nèi)~型相對(duì)最大厚度、前端厚度分布的撓度及最大厚度位置,并采用SST湍流模型、Gamma-Theta轉(zhuǎn)捩模型進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算,比較這些葉型參數(shù)對(duì)葉型轉(zhuǎn)捩位置的影響,即對(duì)葉型表面流動(dòng)的影響。在得到二維葉型優(yōu)化特性后,利用優(yōu)化葉型沿前緣積疊,得到矩形葉柵,進(jìn)而對(duì)三維葉片性能進(jìn)行研究。葉片前緣形狀往往對(duì)
5、葉片性能影響較大,通過(guò)改變?nèi)~片前緣長(zhǎng)短軸比值發(fā)現(xiàn):當(dāng)橢圓形前緣長(zhǎng)短軸比增加時(shí),葉片端區(qū)總壓損失系數(shù)有所減小。
最后,由于三維葉片端區(qū)往往存在著角區(qū)流動(dòng)分離情況,而端區(qū)流動(dòng)情況與中間截面截然不同,為了得到適用于端區(qū)的優(yōu)化葉型,利用壓氣機(jī)葉片自動(dòng)優(yōu)化平臺(tái)軟件對(duì)葉片端區(qū)葉型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到的優(yōu)化葉片端區(qū)總壓損失減小,變工況工作范圍有所拓寬;采用端部彎的方法對(duì)葉片進(jìn)行設(shè)計(jì),通過(guò)改變端部彎角,分析得到隨著正彎角的增大,端區(qū)流動(dòng)分離情況
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