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《大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集》2007年
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透平静叶的多参数气动优化设计方法

王秀卓  徐燕骥  张宏武  陈乃兴  
【摘要】:本文以课题组内自主开发的叶型坐标与参数的变换、参数化三维叶片与网格生成、叶片参数化优化的方法和程序为基础,综合 Fluent 商业计算软件、正交试验设计,以及局部放大响应面法、简单梯度法等优化方法,形成一套叶轮机械三维叶片的气动最优化策略与设计方法。采用叶型坐标与参数的变换法将叶片坐标转换成叶片的几何参数, 减少了设计变量数目,而且建立了几何参数与叶片气动性能的直接关系。应用参数化三维叶片与网格生成,在叶片造型的同时生成 H 型网格,缩短了设计周期。采用 Fluent 商业软件作为求解器,保证了本设计方法在叶轮机械领域的广泛适用性。正交设计方法能正确地选择样本点,它是部分因子设计的主要方法,具有“均匀”和“整齐”的特点,有很高的效率和广泛的适用性。本文主要内容是:改变叶片的设计参数,采用参数化三维叶片与网格生成方法和程序对叶片造型,得到一系列叶片和网格数据。利用 Fluent 求解器计算叶片流场及特性参数,获得一系列样本点。以质量流量、总压比为约束条件,以相对热损失系数为目标函数,采用以上的气动最优化策略与设计方法来选择最优的叶片参数。优化后叶片的热损失系数降低了1.95%,压比和质量流量均略有提高。

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