压气机叶片分层多工况多目标气动优化设计研究

【作者】 李宏林； 李磊； 史贺月； 谭春龙； 肖楠楠；

【机构】 西北工业大学力学与土木建筑学院工程力学系；

【摘要】 基于分层参数化策略发展了一种可以协调实现压气机叶片流场细微结构与总体气动性能多工况多目标优化的方法,并实现了压气机叶片气动优化设计。针对压气机叶片建立二维叶型参数化设计方法,选取多个典型工况分别对各叶片截面型线开展优化设计,实现考虑局部叶型调控参数对流场细微结构影响的多工况多目标气动优化设计;建立描述三维叶片弯、扭、掠空间几何特征的叶片积叠参数化方法,以效率、流量、总压比、静压为目标开展三维叶片多工况多目标气动优化设计,建立压气机叶片分层优化方法,实现三维叶片总体气动性能的进一步提升。基于Kriging代理模型对Rotor37压气机叶片进行了分层多工况多目标气动优化设计,优化后二维叶型等熵马赫数和静压分布得到改善,吸力面前缘临界马赫数降低,转捩位置后移,叶型总压损失均明显降低,扩大了有效攻角范围;优化后三维叶片的弯扭特征在一定程度上抑制了通道内径向二次流和横向二次流,改善了通道内的流动状态与流场涡结构分布,全工况下效率整体提高1%左右,单工况最大提升幅度约2%,总压比提升1.8%,静压比提升约为1.5%。更多还原