本文關(guān)鍵詞：透平葉片氣動優(yōu)化設(shè)計方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 設(shè)計高性能的燃氣輪機和蒸汽輪機,同時降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期,是葉輪機械領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的一個重要目標(biāo)。透平葉片作為葉輪機械中的關(guān)鍵部分,擔(dān)負著熱功轉(zhuǎn)換的重要任務(wù),它的造型好壞很大程度上影響透平的氣動性能,所以要提高葉輪機械的性能,葉片的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)很值得研究。本文采用全三維葉片參數(shù)化造型技術(shù)、多種優(yōu)化算法和先進CFD求解技術(shù)相結(jié)合的策略,構(gòu)建了葉輪機械葉柵自動優(yōu)化設(shè)計平臺。該設(shè)計平臺采用了兩種優(yōu)化方法,一種借助實驗設(shè)計和統(tǒng)計學(xué)分析的商業(yè)軟件,對變量進行實驗設(shè)計(DOE)和采用響應(yīng)面方法(RSM)近似建模,之后采用基于隨機的搜索方法對該響應(yīng)面進行尋優(yōu);另一種采用遺傳算法,直接評估種群個體的適應(yīng)度值并進行尋優(yōu)。論文的主要工作及取得的成果包括: 1將NURBS曲線及節(jié)點插入算法應(yīng)用到透平葉柵的二維參數(shù)化造型,可以兼顧造型參數(shù)的實際物理意義和型線調(diào)節(jié)的靈活性,將NURBS曲線用于構(gòu)造葉片徑向積疊線,并通過編程實現(xiàn)了優(yōu)化過程的自動進行; 2基于DOE和RSM的優(yōu)化方法所需計算的樣本個體少,計算開銷也低。分別采用D-optimal實驗和中心復(fù)合實驗方法對單排葉片和單級透平進行了積疊線和二維葉柵型線優(yōu)化,每次只安排30～40次實驗,取得了良好的優(yōu)化效果; 3采用改進的輪盤賭選擇法、Pareto多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)、遺傳算法的自適應(yīng)和精英保存策略等,對基本遺傳算法進行了改進,發(fā)展了一種適用于透平葉柵氣動優(yōu)化的多目標(biāo)自適應(yīng)遺傳算法,并對單級透平進行了積疊線和二維葉柵型線自動優(yōu)化。結(jié)果表明,采用遺傳算法得到的結(jié)果更加可信,是獲得近似全局最優(yōu)解的有效途徑。
【關(guān)鍵詞】：透平葉片 非均勻有理B樣條 節(jié)點插入技術(shù) 多目標(biāo)氣動優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK14
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 課題背景和意義11-13
• 1.2 葉片設(shè)計及優(yōu)化的發(fā)展及現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 經(jīng)驗方法及正問題和反問題設(shè)計方法13-14
• 1.2.2 數(shù)值優(yōu)化設(shè)計方法14-22
• 1.2.2.1 透平葉柵單目標(biāo)與多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法14-18
• 1.2.2.2 基于試驗設(shè)計的透平葉柵優(yōu)化方法18-19
• 1.2.2.3 多級透平葉柵全三維優(yōu)化設(shè)計體系19-22
• 1.3 論文各部分主要內(nèi)容22-25
• 第二章 計算采用軟件的介紹及說明25-35
• 2.1 相關(guān)商業(yè)軟件的介紹25-30
• 2.1.1 TurboGrid軟件簡介25
• 2.1.2 TurboGrid中網(wǎng)格拓撲結(jié)構(gòu)的選取25-28
• 2.1.2.1 正確使用Layers避免負體積的出現(xiàn)27-28
• 2.1.3 CFX軟件簡介28-30
• 2.1.3.1 CFX求解器28
• 2.1.3.2 CFX-Pre動靜葉柵交接面處理28-29
• 2.1.3.3 湍流模型的選用29-30
• 2.2 DESIGN EXPERT軟件簡介30-33
• 2.3 優(yōu)化過程自動化的實現(xiàn)33-34
• 2.3.1 采用批處理文件實現(xiàn)自動化流程33-34
• 2.3.2 使用rsh實現(xiàn)多機并行計算34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 基于NURBS的透平葉柵參數(shù)化造型方法35-49
• 3.1 二維葉柵型線參數(shù)化造型35-42
• 3.1.1 NURBS曲線簡介36-37
• 3.1.2 基于NURBS的二維葉柵型線造型方法37-39
• 3.1.2.1 參數(shù)的選取及意義37-39
• 3.1.2.2 二維葉柵型線的計算步驟39
• 3.1.3 NURBS曲線節(jié)點插入技術(shù)和葉柵型線的微調(diào)節(jié)39-41
• 3.1.4 中弧線與厚度疊加的二維葉柵型線參數(shù)化造型41-42
• 3.2 積疊線造型42-46
• 3.2.1 彎葉片43-44
• 3.2.2 掠葉片44-45
• 3.2.3 多樣的積疊方式45-46
• 3.3 子午面端壁參數(shù)化造型46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于DOE和RSM的優(yōu)化方法49-65
• 4.1 優(yōu)化方法及優(yōu)化對象49-52
• 4.2 D—OPTIMAL試驗對單排噴嘴積疊線優(yōu)化52-57
• 4.2.1 研究手段和方法52-53
• 4.2.2 算例描述53-54
• 4.2.3 計算結(jié)果與分析54-57
• 4.2.3.1 實驗結(jié)果54-55
• 4.2.3.2 RSM近似建模結(jié)果55-56
• 4.2.3.3 優(yōu)化結(jié)果56-57
• 4.3 中心復(fù)合試驗對單級透平葉柵型線的優(yōu)化57-64
• 4.3.1 研究的手段和方法57-58
• 4.3.2 算例描述58-59
• 4.3.3 計算結(jié)果與分析59-64
• 4.3.3.1 實驗結(jié)果59-60
• 4.3.3.2 RSM近似建模結(jié)果60-62
• 4.3.3.3 優(yōu)化結(jié)果62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 基于遺傳算法的優(yōu)化方法65-85
• 5.1 遺傳算法簡介65-76
• 5.1.1 基本遺傳算法65-68
• 5.1.1.1 編碼方式66
• 5.1.1.2 選擇方式66-67
• 5.1.1.3 基本運行參數(shù)67-68
• 5.1.1.4 終止準(zhǔn)則68
• 5.1.2 遺傳算法的自適應(yīng)68-69
• 5.1.3 遺傳算法的多目標(biāo)策略69-70
• 5.1.3.1 非Pareto方法69
• 5.1.3.2 Pareto方法69-70
• 5.1.4 自編遺傳算法的性能測試70-76
• 5.1.4.1 Camel函數(shù)70-72
• 5.1.4.2 Hyroyuki'function72-74
• 5.1.4.3 Shaffer's F6函數(shù)74-76
• 5.2 采用遺傳算法對某單級透平的優(yōu)化76-84
• 5.2.1 優(yōu)化策略76-78
• 5.2.2 算例描述78-79
• 5.2.3 計算結(jié)果及分析79-84
• 5.3 本章小結(jié)84-85
• 第六章 結(jié)論與展望85-87
• 主要符號說明87-89
• 插圖列表89-93
• 表格列表93-95
• 參考文獻95-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文97-99
• 致謝99

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 彭茂林;楊自春;曹躍云;初珠立;;渦輪葉片三維氣動分析方法研究[J];熱力透平;2012年04期

2 張攀;王鵬;谷曉剛;徐則林;楊濤;;汽輪機調(diào)節(jié)級導(dǎo)葉片前緣優(yōu)化研究[J];汽輪機技術(shù);2012年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 雷風(fēng)林;汽輪機末級變工況性能研究與流道改進設(shè)計[D];鄭州大學(xué);2010年

2 王錄;軸流式葉輪機械葉片氣動數(shù)值優(yōu)化設(shè)計研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2010年

3 謝德正;軸流泵葉輪的自動優(yōu)化設(shè)計研究[D];揚州大學(xué);2010年

4 奚忠;徑流透平氣動設(shè)計及優(yōu)化方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

5 馬桂超;混流泵葉輪的自動優(yōu)化設(shè)計研究[D];揚州大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：透平葉片氣動優(yōu)化設(shè)計方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：420912