[發(fā)明專利]一種兼顧低雷諾數(shù)工況性能的壓氣機二維葉型優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910073694.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109779972B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁駿;辛小鵬;隋永楓;張偉;楊晶晶;但漢攀;張宏偉;馮俊瑋;鄭健生
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州汽輪動力集團有限公司
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;F04D29/38
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33267
• 代理人: 金國棟

1.一種兼顧低雷諾數(shù)工況氣動性能的壓氣機二維葉型的優(yōu)化方法，其特征在于：包括

步驟一，分析原型多級軸流壓氣機在不同轉(zhuǎn)速下的子午通流性能；

步驟二，確定需要優(yōu)化的關(guān)鍵二維葉型截面；

步驟三，對步驟二中的關(guān)鍵二維葉型進行參數(shù)化擬合；

步驟四，二維葉型氣動性能分析，對參數(shù)化后的二維葉型進行氣動性能分析，得到葉型在低雷諾數(shù)工況下的變攻角性能，以及在高雷諾數(shù)工況下的變攻角性能；

步驟五，二維葉型造型參數(shù)尋優(yōu)，根據(jù)步驟四中所得到的二維葉型在不同雷諾數(shù)下的變攻角性能參數(shù)，從變攻角特性中提取總壓損失，有效攻角范圍，失速攻角范圍作為目標函數(shù)的輸入?yún)?shù)，目標函數(shù)包含葉型在低雷諾數(shù)和高雷諾數(shù)工況下的氣動性能，目標函數(shù)定義為OBF＝OBF_high-Re+OBF_low-Re，其中，右邊第一項OBF_high-Re為二維葉型在高雷諾數(shù)下的目標函數(shù)，右邊第二項OBF_low-Re為二維葉型在低雷諾數(shù)下的目標函數(shù)，不同雷諾數(shù)下的目標函數(shù)定義為OBF_Re＝w₁·ω/ω_ref+w₂·β₁/β_1，ref+w₃·β_st/β_st，ref，其中，右邊第一項w₁·ω/ω_ref為二維葉型在零攻角下的總壓損失與參考值的比值，w₁為給定的權(quán)重；右邊第二項w₂·β₁/β_1，ref為二維葉型的有效攻角范圍，w₂為給定的權(quán)重；右邊第三項w₃·β_st/β_st，ref為二維葉型的失速攻角范圍，w₃為給定的權(quán)重；w₂·β₁/β_1，ref二維葉型的有效攻角范圍以零攻角損失的1.5倍為限；w₃·β_st/β_st，ref二維葉型的失速攻角范圍為有效范圍中攻角大于零度的半支；利用遺傳算法對目標函數(shù)循環(huán)迭代步驟三和步驟四，調(diào)整葉型的二維造型參數(shù)，直至得到降低損失并增大失速裕度的二維葉型設(shè)計，得到新的二維葉型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟一中，氣動性能分析條件為原型多級軸流壓氣機在設(shè)計轉(zhuǎn)速即100％額定轉(zhuǎn)速及低于設(shè)計轉(zhuǎn)速50～70％以下的轉(zhuǎn)速工況。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟二中，如若所述原型多級軸流壓氣機在設(shè)計轉(zhuǎn)速下裕度偏低，則提取原型多級軸流壓氣機后面級的二維葉型作為關(guān)鍵葉型；如若原型多級軸流壓氣機在低轉(zhuǎn)速下裕度偏低，則提取原型多級軸流壓氣機前面級的二維葉型作為關(guān)鍵葉型；如若原型多級軸流壓氣機存在端區(qū)流動問題，則提取相應(yīng)側(cè)的端區(qū)二維葉型作為關(guān)鍵葉型；如若原型多級軸流壓氣機主流性能偏低，則提取中徑處的二維葉型作為關(guān)鍵葉型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化方法，其特征在于，步驟三中，用NURBS(Non-uniformrational B-slines)曲線對二維葉型進行參數(shù)化：以進口幾何角為α₁、出口幾何角為α₂、最大內(nèi)切圓的相對位置和一段NURBS曲線定義二維葉型的中弧線；以前緣(5)、尾緣(6)兩段橢圓弧和吸力面(1、2)與壓力面(3、4)四段NURBS曲線定義二維葉型的輪廓線，并使得位于吸力面或壓力面的兩段NURBS的連接點在同一點相切于最大內(nèi)切圓。