隨著全球市場競爭日益激烈,提高性能、降低研發(fā)成本和縮短設(shè)計周期的壓力迫使葉輪機(jī)械設(shè)計工作者不斷改進(jìn)設(shè)計方法。近年來,CFD技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于葉輪機(jī)械內(nèi)部的三維粘性流場的數(shù)值模擬,其有效性逐步得到了研究者的肯定。同時,多種性能優(yōu)良的優(yōu)化算法也不斷被推出。而計算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展使得將CFD技術(shù)與優(yōu)化算法相結(jié)合進(jìn)行葉輪機(jī)械優(yōu)化設(shè)計成為可能。本文著眼于葉輪機(jī)械葉片及葉輪的優(yōu)化設(shè)計方法的實現(xiàn),對相關(guān)優(yōu)化設(shè)計算法進(jìn)行了較為全面深入的研究。根據(jù)不同優(yōu)化對象的特點,發(fā)展了適合葉輪機(jī)械葉片及葉輪的多工況多約束條件的優(yōu)化設(shè)計方法,并將其成功地應(yīng)用于相應(yīng)的優(yōu)化算例中。為了在計算時間與計算精度之間尋求良好的平衡,使CFD技術(shù)可以有效地應(yīng)用于葉輪機(jī)械的氣動優(yōu)化設(shè)計,作者研究了葉輪機(jī)械定常流動數(shù)值模擬中RANS方程的空間離散形式與求解方法,闡述了代數(shù)Balding-Lomax模型、一方程Sparlart-Allmaras模型和標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型的構(gòu)造形式,并介紹了本文計算中遵循的收斂準(zhǔn)則。以NASA Low Speed Centrifugal Compressor （LSCC）實驗葉輪為研究對象,結(jié)合其試驗結(jié)果,討... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：192 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Eckardt葉輪出口處通流速度分布

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章 緒論受葉輪旋轉(zhuǎn)的支配，尾跡流將出現(xiàn)在吸力面；在高羅斯比數(shù)的葉輪中，流道曲率對尾跡流起主要作用，這時尾跡流將出現(xiàn)在葉輪出口的輪蓋側(cè)。在上述 Eckardt 及 Ghost葉輪試驗中，觀察到的尾跡流均出現(xiàn)在葉輪輪蓋和吸力面交界的角形區(qū)域，表明葉輪旋轉(zhuǎn)和流道曲率對尾跡流的形成有相同的影響。

(a) 葉片中弧線 Bezier 曲線參數(shù)化 (b) 三維葉片 Bezier 曲面參數(shù)化圖 1-3 葉片 Bezier 函數(shù)參數(shù)化[143]Fig.1-3 Bezier function representation of blade camber[143]1.5.2 葉片優(yōu)化設(shè)計進(jìn)展隨著 CFD 技術(shù)在葉輪機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，葉輪機(jī)械設(shè)計水平得到了很大的發(fā)展，葉輪機(jī)械性能在不斷提高，優(yōu)化設(shè)計已成為重要的發(fā)展方向。對于葉輪機(jī)械優(yōu)化問題，從空氣動力學(xué)角度出發(fā)，最優(yōu)的壓力或速度分布、最小的熵?fù)p失、最大的做功能力/效率、流動分離的控制等都常常被作為設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)。而這些目標(biāo)函數(shù)的獲得，必須應(yīng)用 CFD 技術(shù)。通過 CFD 技術(shù)，可以得到復(fù)雜形狀物體的氣動性能，可以減少甚至在一定條件下無需進(jìn)行實驗研究[150]。因此 CFD 技術(shù)在氣動優(yōu)化設(shè)計中起著非常重要的作用。然而，CFD 本身并不能提供對設(shè)計方案的修改，需要設(shè)計人員進(jìn)行干預(yù)，從經(jīng)驗的角度對設(shè)計進(jìn)行修改。如何利用 CFD 在滿足一定約束條件的前提下，自動地尋找氣動性能最好的外形設(shè)計，這就是數(shù)值優(yōu)化設(shè)計要解決的問題。葉輪機(jī)械氣動優(yōu)化設(shè)計方法一般分為正問題設(shè)計方法和反問題設(shè)計方法，有時也

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法在翼型氣動優(yōu)化中的應(yīng)用研究[J]. 王宏亮,席光.  工程熱物理學(xué)報. 2008(07)
[2]全工況性能優(yōu)化在壓氣機(jī)多級環(huán)境中的應(yīng)用[J]. 陳志鵬,袁新.  工程熱物理學(xué)報. 2008(02)
[3]AERODYNAMIC OPTIMIZATION FOR TURBINE BLADE BASED ON HIERARCHICAL FAIR COMPETITION GENETIC ALGORITHMS WITH DYNAMIC NICHE[J]. SHU Xinwei GU Chuangang WANG Tong YANG Bo School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200030,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2007(06)
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[5]離心壓氣機(jī)葉片擴(kuò)壓器氣動優(yōu)化設(shè)計[J]. 王志恒,席光.  工程熱物理學(xué)報. 2007(03)
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[9]模擬退火算法與響應(yīng)面模型在壓氣機(jī)動葉優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 伊衛(wèi)林,黃鴻雁,韓萬金.  動力工程. 2006(04)
[10]基于數(shù)值優(yōu)化的跨音速壓氣機(jī)動葉三維設(shè)計[J]. 伊衛(wèi)林,黃鴻雁,韓萬金.  燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù). 2006(02)

博士論文
[1]帶無葉擴(kuò)壓器的離心壓縮機(jī)失速現(xiàn)象的實驗和數(shù)值研究[D]. 郭強(qiáng).上海交通大學(xué) 2007
[2]葉輪機(jī)械中若干非定常流動特征的初步研究[D]. 王嘉煒.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2006



本文編號：2967190