【摘要】：氣動優(yōu)化設計技術是葉輪機械設計中的一個重要的研究方向,風扇/壓氣機氣動優(yōu)化設計技術,在推動高性能航空軸流壓氣機的發(fā)展上具有重要的作用。隨著計算流體力學和現代優(yōu)化計算方法的飛速發(fā)展,葉輪機械的優(yōu)化設計技術得到了快速發(fā)展。但是葉輪機械,尤其是跨音速軸流壓氣機葉片的氣動優(yōu)化設計仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領域。本論文應用iSIGHT優(yōu)化平臺進行了軸流壓氣機一維、準三維氣動優(yōu)化設計,同時基于商業(yè)軟件NUMECA的葉輪機械全三維優(yōu)化設計平臺Design3D,以已有跨音速軸流壓氣機轉子葉片為參考葉片,對其進行了三維葉片優(yōu)化設計研究,主要開展了以下幾個方面的工作: 首先,本文研究了軸流壓氣機的一維、準三維氣動設計計算方法,將壓氣機計算程序和iSIGHT集成,建立了壓氣機優(yōu)化平臺。針對壓氣機設計的特點,采用基于快速非劣解排序和精英策略的多目標遺傳算法(NSGA-II)作為壓氣機設計的優(yōu)化方法,以總絕熱效率最大化為目標函數,將其應用于軸流壓氣機的一維、準三維的優(yōu)化設計中。 其次,采用Numeca的FINE/Turbo計算軟件對原始葉型進行了三維數值模擬。計算結果表明,計算軟件Fine/Turbo能很好的預測跨音速軸流壓氣機的總性能及內部流場結構,保證了計算的可靠性。由此可以看出在此基礎上進行優(yōu)化設計是可行的,并為以后的優(yōu)化設計工作奠定了基礎。通過將六個不同葉展處(葉根、10%葉展、32%葉展、61%葉展、85%葉展和葉尖)的葉型進行徑向積疊生成三維葉片來參數化參考葉片。中弧線定義為3次B樣條曲線。壓力面和吸力面都是關于中弧線的高階Bezier曲線。這為后續(xù)優(yōu)化設計工作提供了優(yōu)化設計變量。 最后,采用三維N-S方程流場計算、網格自動生成、三維葉片參數化造型與人工神經網絡和遺傳算法尋優(yōu)相結合的方法,以總絕熱效率最大為目標函數,對參考葉片進行了周向積疊規(guī)律和三維葉片型線優(yōu)化設計。優(yōu)化設計結果表明,優(yōu)化葉片的氣動性能較參考葉片明顯提高,可以達到控制激波的強度和位置的目的,削弱了流動分離,減少了流動損失,使葉輪整體性能都得到了提高。表明本文的氣動優(yōu)化設計方法,是獲得低損失高效率性能的葉片的有效途徑。
【圖文】：

圖 3-1 遺傳算法流程圖成初始群體。不能直接處理解空間的數據，所以需要把解空間因型的串結構數據。編碼方式有二進制編碼和十個體都是通過隨機方法產生的，初始群體形成進。應度函數的評價。數是遺傳算法中評價個體優(yōu)劣的依據，適應度的代的機會的多少，也就是說適應度函數設計的優(yōu)作。依據適應度從當前群體選出優(yōu)良個體，使它們有作借用了適者生存的進化原則，即個體適應度越常用的選擇機制有隨機競爭選擇、排序選擇、等。作。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文個個體的優(yōu)劣。其具體準則為：如果個體 Xi 的排序高于個體 Xj，于 Xj，如果兩個體排序相同，那么密度估一計值較大的個體為優(yōu)。證整個算法在不斷搜索最優(yōu)解集的同時，兼顧了種群的多樣性。結施，將比較運算符應用于二元競賽選擇，得到所需的交配集合，，然行交義、變異等遺傳操作，即可生成新的種群。NSGA-11 流程圖如所示：
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH45

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 許天幫;燃氣輪機加級方案研究及氣動設計[D];哈爾濱工程大學;2011年

本文編號：2694571