【摘要】：氣動優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是葉輪機(jī)械設(shè)計中的一個重要的研究方向,風(fēng)扇/壓氣機(jī)氣動優(yōu)化設(shè)計技術(shù),在推動高性能航空軸流壓氣機(jī)的發(fā)展上具有重要的作用。隨著計算流體力學(xué)和現(xiàn)代優(yōu)化計算方法的飛速發(fā)展,葉輪機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)得到了快速發(fā)展。但是葉輪機(jī)械,尤其是跨音速軸流壓氣機(jī)葉片的氣動優(yōu)化設(shè)計仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。本論文應(yīng)用iSIGHT優(yōu)化平臺進(jìn)行了軸流壓氣機(jī)一維、準(zhǔn)三維氣動優(yōu)化設(shè)計,同時基于商業(yè)軟件NUMECA的葉輪機(jī)械全三維優(yōu)化設(shè)計平臺Design3D,以已有跨音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片為參考葉片,對其進(jìn)行了三維葉片優(yōu)化設(shè)計研究,主要開展了以下幾個方面的工作: 首先,本文研究了軸流壓氣機(jī)的一維、準(zhǔn)三維氣動設(shè)計計算方法,將壓氣機(jī)計算程序和iSIGHT集成,建立了壓氣機(jī)優(yōu)化平臺。針對壓氣機(jī)設(shè)計的特點(diǎn),采用基于快速非劣解排序和精英策略的多目標(biāo)遺傳算法(NSGA-II)作為壓氣機(jī)設(shè)計的優(yōu)化方法,以總絕熱效率最大化為目標(biāo)函數(shù),將其應(yīng)用于軸流壓氣機(jī)的一維、準(zhǔn)三維的優(yōu)化設(shè)計中。 其次,采用Numeca的FINE/Turbo計算軟件對原始葉型進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。計算結(jié)果表明,計算軟件Fine/Turbo能很好的預(yù)測跨音速軸流壓氣機(jī)的總性能及內(nèi)部流場結(jié)構(gòu),保證了計算的可靠性。由此可以看出在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是可行的,并為以后的優(yōu)化設(shè)計工作奠定了基礎(chǔ)。通過將六個不同葉展處(葉根、10%葉展、32%葉展、61%葉展、85%葉展和葉尖)的葉型進(jìn)行徑向積疊生成三維葉片來參數(shù)化參考葉片。中弧線定義為3次B樣條曲線。壓力面和吸力面都是關(guān)于中弧線的高階Bezier曲線。這為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計工作提供了優(yōu)化設(shè)計變量。 最后,采用三維N-S方程流場計算、網(wǎng)格自動生成、三維葉片參數(shù)化造型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法尋優(yōu)相結(jié)合的方法,以總絕熱效率最大為目標(biāo)函數(shù),對參考葉片進(jìn)行了周向積疊規(guī)律和三維葉片型線優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計結(jié)果表明,優(yōu)化葉片的氣動性能較參考葉片明顯提高,可以達(dá)到控制激波的強(qiáng)度和位置的目的,削弱了流動分離,減少了流動損失,使葉輪整體性能都得到了提高。表明本文的氣動優(yōu)化設(shè)計方法,是獲得低損失高效率性能的葉片的有效途徑。
【圖文】：

圖 3-1 遺傳算法流程圖成初始群體。不能直接處理解空間的數(shù)據(jù)，所以需要把解空間因型的串結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。編碼方式有二進(jìn)制編碼和十個體都是通過隨機(jī)方法產(chǎn)生的，初始群體形成進(jìn)。應(yīng)度函數(shù)的評價。數(shù)是遺傳算法中評價個體優(yōu)劣的依據(jù)，適應(yīng)度的代的機(jī)會的多少，也就是說適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計的優(yōu)作。依據(jù)適應(yīng)度從當(dāng)前群體選出優(yōu)良個體，使它們有作借用了適者生存的進(jìn)化原則，即個體適應(yīng)度越常用的選擇機(jī)制有隨機(jī)競爭選擇、排序選擇、等。作。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文個個體的優(yōu)劣。其具體準(zhǔn)則為：如果個體 Xi 的排序高于個體 Xj，于 Xj，如果兩個體排序相同，那么密度估一計值較大的個體為優(yōu)。證整個算法在不斷搜索最優(yōu)解集的同時，兼顧了種群的多樣性。結(jié)施，將比較運(yùn)算符應(yīng)用于二元競賽選擇，得到所需的交配集合，，然行交義、變異等遺傳操作，即可生成新的種群。NSGA-11 流程圖如所示：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH45

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 許天幫;燃?xì)廨啓C(jī)加級方案研究及氣動設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

本文編號：2694571