隨著燃?xì)鉁u輪負(fù)荷不斷提高,渦輪內(nèi)激波增強(qiáng),激波弱化已成為一個(gè)重要的研究方向。但目前國內(nèi)外對激波機(jī)理與弱化方法的研究尚未成熟,尤其是多工況點(diǎn)激波弱化與激波弱化方法在渦輪設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方面,還很少見到相關(guān)的研究成果。本文主要針對以上現(xiàn)狀,利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對渦輪激波進(jìn)行弱化,搭建起單點(diǎn)、多點(diǎn)渦輪激波弱化優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺,并與渦輪設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)激波弱化的高負(fù)荷渦輪優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先針對渦輪葉柵葉型全局優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間長、樣本空間大等難點(diǎn)提出一種可行的單點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,該方法將控制葉型的17個(gè)參數(shù)作為優(yōu)化變量,采用第二代多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行全局自動(dòng)尋優(yōu)。基于此方法,搭建了葉型全局優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺。利用此平臺,分別采用軸向稠度固定和自由優(yōu)化兩種方式對某超聲速渦輪葉柵進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,兩組優(yōu)化設(shè)計(jì)葉柵在設(shè)計(jì)工況下總壓損失系數(shù)比參考葉柵分別低19.5%和10.0%,流道中的激波強(qiáng)度更弱,且在變工況條件下都具有較好的氣動(dòng)性能。深入分析流場與激波結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn),外尾激波相比于內(nèi)尾激波對總損失的影響更大,通過減小氣流膨脹轉(zhuǎn)折角或內(nèi)尾激波氣流轉(zhuǎn)折角能夠有效削弱外尾激波強(qiáng)度。在單點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激波機(jī)理研究
        1.2.2 弱化激波研究
    1.3 研究現(xiàn)狀中存在的問題
        1.3.1 葉型參數(shù)化方法
        1.3.2 弱化激波造型多點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        1.3.3 弱化激波造型在渦輪設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 葉柵單點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
    2.1 引言
    2.2 全局優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        2.2.1 葉型參數(shù)化
        2.2.2 流場數(shù)值計(jì)算方法
        2.2.3 優(yōu)化方法
    2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法驗(yàn)證與應(yīng)用
        2.3.1 結(jié)果與分析
        2.3.2 數(shù)值模擬驗(yàn)證
        2.3.3 流場分析
    2.4 本章小結(jié)
3 葉柵多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
    3.1 引言
    3.2 葉柵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
    3.3 葉柵性能分析
    3.4 葉柵流場分析
    3.5 本章小結(jié)
4 高負(fù)荷單級軸流渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 一維氣動(dòng)設(shè)計(jì)
    4.3 葉片造型與流道設(shè)計(jì)
    4.4 渦輪性能分析
        4.4.1 設(shè)計(jì)工況分析
        4.4.2 變工況分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲速渦輪葉型全局氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 李志,劉艷,楊金廣,徐樂,張敏.  推進(jìn)技術(shù). 2019(05)
[2]在超聲速流動(dòng)中激波與邊界層的干擾特性[J]. 劉沛清,郭知飛.  力學(xué)與實(shí)踐. 2018(04)
[3]高負(fù)荷跨聲速渦輪葉型設(shè)計(jì)方法研究[J]. 陳云,王雷,馬廣健.  燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究. 2018(03)
[4]基于反方法的高負(fù)荷渦輪動(dòng)葉激波控制[J]. 楊金廣,徐樂,劉艷,張敏.  推進(jìn)技術(shù). 2018(06)
[5]跨聲速渦輪葉柵激波損失控制方法[J]. 董明,葛寧,陳云.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2018(05)
[6]基于DDES的跨聲速導(dǎo)葉中激波與邊界層干涉機(jī)理研究[J]. 卞修濤,林敦,蘇欣榮,袁新.  推進(jìn)技術(shù). 2017(10)
[7]跨音透平中激波與邊界層、尾跡干涉機(jī)理研究[J]. 卞修濤,林敦,蘇欣榮,袁新.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2017(05)
[8]基于自適應(yīng)本征正交分解的渦輪級多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 張立章,尹澤勇,米棟,朱劍鋒,錢正明,李堅(jiān).  推進(jìn)技術(shù). 2017(06)
[9]弱化激波渦輪葉柵研究[J]. 余佳,馬偉濤,季路成.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(12)
[10]兩類渦輪激波結(jié)構(gòu)及演化規(guī)律研究[J]. 季路成,馬偉濤,馮福金.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(06)

博士論文
[1]面向葉輪機(jī)氣動(dòng)形狀精細(xì)設(shè)計(jì)的伴隨方法及其應(yīng)用研究[D]. 李偉偉.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2013
[2]超高負(fù)荷跨音速渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論及其非定常流動(dòng)特性研究[D]. 張磊.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2011

碩士論文
[1]超/跨音渦輪激波現(xiàn)象及調(diào)控措施研究[D]. 焦峻峰.北京理工大學(xué) 2016
[2]高負(fù)荷渦輪氣動(dòng)參數(shù)選取模型的研究[D]. 王中鍇.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2014



本文編號：3033945