轴流压气机多叶片排的气动优化设计.pptVIP

优化模型探索式技术（MGA、ASA）全局探索，对设计空间没有特殊要求效率较低，要对大量设计点进行评价数值式技术（SQP、MOST……）高效率大部分要求设计空间单峰、保凸、连续专家系统技术需要大量的实际经验来建立规则表iSIGHT优化技术分类各优化技术的主要特色探索式数值式专家式目标性弱强强全局性强弱依赖经验经验性无无必须的高度非线性近似模型不够精确变量数目多直接优化工作量大多峰性数值算法易陷入局部极值叶轮机械气动优化问题的特点直接3DCFD计算采用组合优化策略全局探索＋局部寻优筛选设计变量，缩小问题规模解决方案并行计算技术考察各变量对目标函数和约束的影响程度对设计空间进行大范围探索DOE试验设计方法Pareto图红：负影响蓝：正影响基于iSIGHT的集成优化平台目录课题的背景和意义叶片造型技术CFD评价体系优化策略优化算例结论与展望算例一：某压气机前3排叶片气动优化01算例二：某压气机9排叶片气动优化02算例一：某压气机前3排叶片进口总温：288K进口总压：100292.6Pa出口静压：半径0.7229米的截面上120000Pa，满足径向平衡方程造型技术导叶和静叶弯扭联合动叶仅做扭转变换每排叶片选取6个截面，共38个变量多峰性设计变量数目中等优化问题的特点DOE全局探索＋SQP局部寻优目标函数：等熵效率约束条件：流量和压比大于某定值优化策略系统流程图DOE结果第219个点效率最高流量上升压比上升SQP优化历史第4步logo效率最高流量上升压比上升目标函数改进情况效率效率提高流量（Kg/s）压比原始叶型0.86859-356.871.3991DOE叶型0.877170.858%363.701.4228SQP叶型0.879561.097%362.451.4239优化前后的叶型出口S3流面总压分布静叶叶根流线S2流面静压极限流线全工况性能：特性线231定义：原始叶型：0.1438新叶型：0.1573比原始叶型提高9.38%全工况性能：喘振裕度CBASQP的高效率DOE的全局性全工况性能良好算例一小结****经过本实验室老师和同学的努力，我们已经拥有一套自行搭建的基于iSIGHT的叶轮机械气动优化平台，本文作者对其进行修改和完善，加入网格检查模块，使其更准确地反应真实的流场，避免了优化过程中产生错误数据。****众所周知，我国现在面临能源紧张，燃气轮机压气机作为能源动力系统的核心，要求其具有更高的压比和效率，这就需要不断提高压气机叶型的设计水平。随着计算流体力学的发展，CFD已经可以分析流体机械内部的流动状况，将其应用于压气机气动优化设计中，可大大减少人工参与，以往不能通过实验解决的航空发动机压气机设计也可以通过CFD实现****正问题：给定几何参数，算出压力或速度分布。根据计算结果修改几何参数，进行计算直到获得满意的气动参数分布为止反问题：给定叶型表面的速度分布，求叶型的几何参数气动优化设计法：属于正问题方法的一种。将数值优化技术与正问题流场计算相结合，由数学过程替代设计人员经验来控制设计参数的修改方向，就构成了叶型气动优化设计****既然后面有6个截面也有4个截面，且高度可变，就不用说分布在多少叶高处了，可以节省时间********这里要说控制截面上下移动，增加了一个自由度，形成不同叶高处变角度弯扭的叶片****NUMECA是CFD应用软件界的新兴软件，其核心求解器采用多重网格加速技术，多级求解性能良好****iSIGHT是一个集试验设计、近似建模、设计优化、可靠性分析和质量工程为一体的用于多领域工程自动设计优化的开发平台。****DOE试验设计是数理统计的一个分支。它通过对设计空间进行大量探索得到数据。它的作用一是通过对数据进行统计分析，可以考察各变量对目标函数的影响大小；同时DOE还可以对设计空间进行大范围探索，为下一步优化算法提供数据。在本文的算例一中就利用了DOE的第二个性能，而算例二则利用了DOE的第一个性能。****最终计算得到的数据反馈给iSIGHT，由iSIGHT通过内部的优化机理发出指令，控制设计变量的改变方向，如此循环下去，直到得到最优解****一台好的压气机，不仅在设计工况下性能良好，在变工况下性能也应是好的。上面的工作是对压气机设计工况点进行了优化，那么其非设计工况下的性能如何