【摘要】：在壓氣機設計過程中存在反復修改數(shù)模和生成計算網(wǎng)格的帶來嚴重耗時的問題。憑借參數(shù)化表達數(shù)模的優(yōu)勢,嘗試結合計算機輔助設計制作一款可進行軸流壓氣機的壓氣機葉片設計與優(yōu)化的軟件。本文主要內(nèi)容分為以下四方面:首先,根據(jù)相關背景知識可知一維設計與通流設計能夠得到了軸流壓氣機葉型與葉片的數(shù)據(jù)。故葉型先采用任意多項式方法得到中弧線,再使用直接參數(shù)化方法得到葉型數(shù)模;對葉片采用積疊線彎掠參數(shù)化方法得到葉片數(shù)模。其次,對壓氣機設計過程中的關鍵計算技術進行研究,其中一維計算采用流量連續(xù)方程、能量方程、熱力學第一定律與廣義伯努利方程;通流計算采用曲率流線法。計算結果表明一級軸流壓氣機的總壓比與總效率為1.4848和83.35%。而對壓氣機進行全三維計算時所需質(zhì)量較好計算網(wǎng)格通過定制的O型拓撲制作,既能夠保證計算網(wǎng)格的質(zhì)量又便于優(yōu)化網(wǎng)格質(zhì)量。在網(wǎng)格計算時采用單通道計算可以較大的縮短網(wǎng)格生成時間和計算時間,并且計算精度與全環(huán)計算差距較小。然后,采用遺傳算法對一維設計采用總壓比和總效率為目標,以流量系數(shù)、進口總壓系數(shù)、進口導葉系數(shù)、載荷系數(shù)為設計參數(shù),設計參數(shù)分別取1.01、0.96、0.96、0.32時,總壓比和總效率提高最多;對通流設計選取環(huán)量分布、脫軌角、轉子葉片效率、前緣半徑和后緣半徑為設計參數(shù),設計參數(shù)分別選取2%,1%,0.96,10%,5%時,總壓比與總效率提高最多。最后,依托中國空氣動力研究與發(fā)展中心的現(xiàn)有技術儲備,利用編程語言C++實現(xiàn)了一維設計數(shù)據(jù)與通流設計輸入、通流設計數(shù)據(jù)與參數(shù)化數(shù)模生成、數(shù)模與網(wǎng)格生成等的接口函數(shù),從而完成了航空發(fā)動機設計/評估系統(tǒng)軟件平臺(AIFS)主要功能,即壓氣機葉片自動化設計與優(yōu)化。并對軟件生存的壓氣機葉片進行數(shù)值計算,得到設計的葉片氣動性能良好和軟件具備良好的魯棒性。
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH45
【圖文】：

西南科技大學碩士研究生學位論文 第 2 頁N-S 方程為基礎的壓氣機設計系統(tǒng)。此種方法與設計人員的工作經(jīng)驗的重要性變低，關鍵因素轉換為計算機的計算能力。顯然由于經(jīng)費與時間限制，只能發(fā)展、引進計算流體力學（CFD）技術，依靠科學技術的進步來設計出更好的壓氣機。由于通過設計軟件的原理就是反復計算，然后從眾多組結果中選擇較好的組合方案，所以對實際試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗模型的依賴性較弱，這對于缺少經(jīng)驗的工作人員顯得十分重要。但這套軟件由于工作量較大，所以需要多個部門合作完成開發(fā)。

則需要進行葉片優(yōu)化。這也是為何周正貴動葉片優(yōu)化設計的原因。采用葉型自動優(yōu)化動性能的葉片�；蛘哒�/反問題配合優(yōu)化算法設計的葉片在氣動性能上達到設計要求。周有相關的軟件作為支持，但是存在軟件非商設計人員的專業(yè)知識。如圖 1-2 所示為汪光文界面，采用遺傳算法進行葉片優(yōu)化。機葉片優(yōu)化過程采用數(shù)值最優(yōu)化方法，可分火法、單純形法）和基于梯度的方法（如共其中遺傳算法具有全局尋優(yōu)能力，但是優(yōu)化過進行流場數(shù)值計算，從而耗時較長�；谔�，但是對于局部極值的尋優(yōu)可能會產(chǎn)生局部力不如遺傳算法，但流場計算次數(shù)少于遺傳法和基于梯度方法之間。單純形法的核心思標函數(shù)，然后比較各個頂點上的目標函數(shù)值小值問題中就是目標函數(shù)值最大的點），并的多邊形即構成新的單純形，通過這種方法單純形的流程圖。

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李相君;楚武利;張皓光;米攀;;高負荷跨音速軸流壓氣機的葉型優(yōu)化設計[J];計算機仿真;2012年07期

2 鐘兢軍;康達;王永亮;劉子豪;;基于變剛度特性的軸流壓氣機葉型重構方法研究[J];推進技術;2017年08期

3 寧方飛;劉曉嘉;;一種新的響應面模型及其在軸流壓氣機葉型氣動優(yōu)化中的應用[J];航空學報;2007年04期

4 賽慶毅;黃典貴;;層流壓氣機葉片設計中的關鍵問題[J];熱能動力工程;2016年08期

5 朱立夫;金英子;趙屹;吳泳敏;孫哲;;基于風扇葉型周向參數(shù)化的優(yōu)化研究[J];浙江理工大學學報;2013年01期

6 王雷;劉波;項效昒;王慶偉;;雙級對轉壓氣機葉型優(yōu)化研究[J];機械科學與技術;2010年07期

7 杜磊;寧方飛;;基于控制理論的壓氣機葉型數(shù)值優(yōu)化方法[J];航空動力學報;2009年03期

8 李超東;朱家友;;葉型前緣對損傷的敏感性研究[J];計算機測量與控制;2018年04期

9 曹傳軍;李斌;劉先智;馮錦璋;;基于冷態(tài)葉型生成葉片加工坐標的方法[J];航空動力學報;2016年12期

10 陳忠良;姜斌;鄭群;張小龍;譚春來;;高亞聲速軸流壓氣機的優(yōu)化葉型[J];航空動力學報;2015年04期

相關會議論文 前10條

1 張駿;溫泉;唐方明;;某軸流壓氣機可控擴散靜子葉片設計[A];第十五屆中國科協(xié)年會第13分會場：航空發(fā)動機設計、制造與應用技術研討會論文集[C];2013年

2 徐旭嶺;丁旭東;隋永楓;張軍輝;;汽輪機葉型的數(shù)字化及幾何信息采集[A];2009年中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2009年學術研討會論文集[C];2009年

3 余銳;竺曉程;沈昕;周代偉;陽虹;杜朝輝;;汽輪機葉型幾何特性及機械特性研究[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2013年學術研討會論文集[C];2013年

4 王鵬;肖汝誠;;橋梁結構的參數(shù)化建模[A];第二十屆全國橋梁學術會議論文集（上冊）[C];2012年

5 宣云干;劉永剛;;面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術與建筑參數(shù)化建模[A];計算機技術在工程建設中的應用——第十三屆全國工程建設計算機應用學術會議論文集[C];2006年

6 孫紅三;王詁;;古建筑虛擬重建的一種參數(shù)化編程生成方法[A];建筑設計信息流——2011年全國高等學校建筑院系建筑數(shù)字技術教學研討會論文集[C];2011年

7 劉鐵箭;張亮;李欣;;發(fā)動機壓氣機葉片的諧響應分析[A];2015中國(天津)機電裝備創(chuàng)新設計與產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇論文集[C];2015年

8 溫宏宇;徐建斌;;參數(shù)化構建空間-同步車輛設計[A];第七屆中國CAE工程分析技術年會暨2011全國計算機輔助工程（CAE）技術與應用高級研討會論文集[C];2011年

9 宣云干;劉永剛;;面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術與建筑參數(shù)化建模[A];第十三屆全國工程建設計算機應用學術會議論文集[C];2006年

10 高嵩峰;張春林;鄭亮;李志香;;人體參數(shù)化運動學模型建立方法的研究[A];第十一屆全國運動生物力學學術交流大會論文匯編（摘要）[C];2006年

相關重要報紙文章 前3條

1 本報記者 張紅;“參數(shù)化”讓質(zhì)量管理更精細[N];東方煙草報;2012年

2 程思遠;王振飛：參數(shù)化為設計帶來變革[N];中華建筑報;2011年

3 河南 張華貴;數(shù)據(jù)庫中參數(shù)化查詢的實現(xiàn)[N];電腦報;2001年

相關博士學位論文 前10條

1 寇海軍;民航發(fā)動機高壓壓氣機葉片多工況振動特性及疲勞研究[D];天津大學;2017年

2 馬文生;多級軸流壓氣機氣動優(yōu)化設計研究[D];清華大學;2009年

3 張磊;從局部到整體的參數(shù)化算法研究[D];浙江大學;2009年

4 袁e

本文編號：2719137