戴韧
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王宏光
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杨爱玲
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陈康民
工程热物理学报
翼型气动优化设计的核心在于快速、准确的流动性能分析与快速、可靠的寻优算法。本文提出通过控制翼型表面预期流动分布，应用气动反问题方法，求解性能优化的翼型气动设计新方法。本文的翼型流动分析是基于位势流动与边界层积分方程的迭代解法。气动参数寻优采用了基于多变量搜索的加速POWELL算法，在确定的参数空间内，遍历搜索最佳性能点，可以保证最终优化解的全局性。气动反问题求解采用了壁面“喷吸气”模型。计算案例表明，本文方法的计算时间少，在流动不分离时具有与RANS同等计算精度，为快速开发低速风力机翼型提供了一个有效的设计方法。
关键词:
风力机
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边界层
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反问题
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气动优化
厉海涛
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宋立明
,
丰镇平
工程热物理学报
本文应用控制理论,基于网格节点位置坐标直接变分法建立了N-S方程的伴随系统.以叶栅通道内熵增最小为目标函数,并以流量为约束条件,详细推导了具有约束条件的二维N-S方程伴随系统的偏微分方程组及其相应的边界条件和敏感性导数的表达式.建立了基于黏性连续伴随方程和N-S方程的二维叶栅气动优化设计系统,并成功地应用于某一跨音速叶栅的优化设计.对计算结果的分析表明,该方法能够适用于透平叶栅气动优化设计.
关键词:
气动优化
,
控制理论
,
黏性连续伴随方程
,
熵增
,
约束
宋立明
,
李军
,
丰镇平
,
罗常
工程热物理学报
提出了一种多目标差分进化算法(MDE),典型函数试验结果表明该算法具有优秀的多日标寻优能力,满足多目标气动优化设计的要求.耦合并行多目标差分进化算法、三次B样条曲面造型方法和CFD求解技术,提出了新的轴流式叶轮机械叶栅三维多目标气动优化设计方法.选择等熵效率和总压比为目标函数,完成了NASA Rotor37转子叶栅的多目标气动优化设计.优化后叶栅的气动性能明显提高,表明该方法具有良好的优化性能和应用前景.
关键词:
多目标
,
差分进化算法
,
气动优化
,
压气机叶栅
厉海涛
,
宋立明
,
李颖晨
,
丰镇平
工程热物理学报
基于控制理论的气动优化方法的计算量与设计变量无关,可快速精确地完成控制变量的灵敏度分析.本文以出口熵增最小为目标函数,详细推导了二维 N-S 方程伴随系统的偏微分方程组及其相应的边界条件和敏感性导数的表达式.以拟牛顿算法为优化求解器,利用 CFD 方法求解流动变量,采用时间推进方法求解伴随方程,建立了基于黏性伴随方法和 N-S 方程的二维叶栅气动优化设计算法.
关键词:
气动优化
,
控制理论
,
黏性伴随方程
,
熵增
张朝磊
,
厉海涛
,
丰镇平
工程热物理学报
本文研究并给出了基于离散伴随理论和自动微分技术构建离散伴随系统的方法、伴随系统的求解策略以及基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计流程，建立了相应的优化设计系统。利用该优化系统在无黏环境下，以叶栅通道进出口的熵增率为目标函数、以叶栅通道内的质量流量为约束，对某二维跨音速透平叶栅进行了气动优化设计。与优化前相比，优化后透平叶栅进出口熵增率减少8．82％，质量流量变化幅度小于0．003％。优化结果表明，本文提出的优化系统能够有效改善透平叶栅的气动优化性能，验证了本文提出的基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计方法的正确性与有效性。
关键词:
离散伴随方法
,
自动微分
,
叶栅
,
气动优化
,
敏感度
宋立明
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
本文提出了一种自适应差分进化算法(ARDE).通过函数试验,分析比较了该算法、标准遗传算法及差分进化算法的优化性能,证明该算法具有良好的收敛速度和全局寻优能力,满足气动优化设计的要求.耦合该算法与曲面造型方法以及CFD求解技术,本文发展了一种适用于叶轮机械三维气动优化设计的全局自动气动优化算法.利用该算法对小展弦比后加载静叶栅和干式TRT动叶栅进行了气动优化设计,结果表明本文提出的自动气动优化算法具有良好的优化性能和应用前景.
关键词:
ARDE
,
函数试验
,
气动优化
,
三维叶栅
李艳
,
顾春伟
工程热物理学报
本文采用NURBS曲线参数化表达和控制几何型线,结合CFD数值实验,对膨胀比为8的有机工质向心透平进行气动优化研究.跨声速喷嘴叶型型线经气动优化后,喷嘴内处于顺压梯度的加速流动状态,喉部跨声速膨胀流动得到改善,流场最大Ma降低,全工况下的叶栅总压损失系数显著减小,跨声速工况下的级组效率明显提高.叶轮子午流道型线经优化后,流道宽度变化更均匀平滑,原动叶轮吸力面分离被消除,透平级组效率也有提高.
关键词:
有机工质向心透平
,
气动优化
,
非均匀有理B样条
,
跨声速喷嘴
,
子午流道型线
