收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

航空轴流涡轮的多级气动优化设计及气动性能研究

赵洪雷  
【摘要】: 涡轮作为航空发动机的重要部件,其性能的改进对发动机整体性能的提高有着至关重要的影响。气动设计是涡轮设计的核心,没有高水平的气动设计就没有高水平的涡轮性能。过去大量采用传统的准三维设计方法,随着数值模拟技术的不断成熟,近年来,基于优化理论的气动设计方法逐渐兴起,并且吸引了国内外同行学者的研究兴趣。但是将现代优化设计与准三维设计这两种方法联合起来对涡轮进行气动优化设计的研究,目前还很少见到。本文的主要工作就是研究联合应用准三维设计和现代自动优化设计对多级涡轮进行气动优化的设计方法。 本文首先通过比较包括现代自动优化设计方法的涡轮气动现代设计体系的优缺点,提出将现代自动优化设计方法与传统设计方法有机结合能有效地进行涡轮叶型的气动优化设计。采用四级轴流试验涡轮的试验数据,验证了应用Numeca商用软件模拟不同工况下多级涡轮内部流场的数值结果的可靠性。 为了实现准三维设计与自动优化设计的有机结合,本文编制了多级轴流涡轮气动优化设计流程,此流程包括准三维设计过程和多级局部优化设计过程。准三维设计主要是S2流面正问题计算,通过准三维设计进行初步设计,初步提高性能,确定总体参数,为下一步的优化设计打下基础。然后采用多级局部优化设计,通过提高局部性能来提高总体性能。局部优化过程联合采用人工神经网络和遗传算法,流场计算采用全三维粘性流N-S方程求解。局部优化设计有三个特点:(1).针对每列叶栅的气动特性进行局部优化;(2).各列叶栅反复多次优化;(3).粗细网格交替使用进行流场计算。总的来说,此设计流程可以发挥两种设计方法的优点,在不需要较多人力和时间的情况下完成设计。应用此设计流程分别对气冷涡轮级、三级涡轮和四级高负荷低压涡轮进行气动优化设计,总体性能均获得了不同程度的提高。 通过分析近年来的典型涡轮损失模型,找到了影响各种损失主要因素的相关参数。在优化设计时,合理调整这些参数能够较大幅度地降低总流动损失,在此基础上,本文提出了局部优化的组合优化参数群的概念。组合优化参数群分别由叶型优化参数组、子午流道优化参数组、积叠规律优化参数组以及优化参数组的组合构成。本文给出了各参数组的建立方法、适用条件以及如何通过流场诊断采用组合优化参数群进行局部优化设计。 最后,本文分析了优化设计中的两个难点问题,它们分别是高负荷低压涡轮的优化设计和多工况优化设计。在进行高负荷低压涡轮优化设计时要使用适当细的网格。此外,调整各级的功率、级负荷系数以及各级的静、动叶切向升力系数,使它们在各级中的分布尽量均匀,有利于提高涡轮的总体性能。多工况优化设计是多目标优化设计,在涡轮设计中是否采用,应该根据对具体情况的分析而定。对于各工况下性能相似的涡轮,应采用单工况为主的设计方法。对于各工况下性能差别较大的涡轮,必须采用多工况优化设计。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭中泽;陈裕泽;罗景润;侯强;;旋转惯性过载作用下结构拓扑优化设计研究[J];宇航学报;2007年05期
2 李惠珍;李君;方华;;曲轴可靠性优化设计[J];内燃机学报;1991年03期
3 季学荣;丁晓红;;基于拓扑和形貌优化的汽车发动机罩板设计[J];机械设计与研究;2011年01期
4 陈世英;鹿晓阳;赵晓季;;基于ANSYS分析的多层轻钢框架结构优化设计[J];基建优化;2006年01期
5 赵洪雷;王松涛;韩万金;冯国泰;;联合应用现代优化方法与S2流面计算进行多级涡轮的气动设计[J];燃气涡轮试验与研究;2007年01期
6 杜雁霞;程宝义;贾代勇;茅靳丰;袁艳平;;相变材料蓄冷堆积床的优化设计[J];暖通空调;2006年11期
7 赵干荣;徐海涛;;APDL有限元优化技术在结构设计中的应用[J];四川建筑;2006年06期
8 赵洪雷;颜培刚;韩万金;冯国泰;;某型航空发动机涡轮多级气动优化设计[J];航空发动机;2007年03期
9 赵洪雷;佟勇;;燃气涡轮叶栅的周向积叠规律优化设计[J];燃气涡轮试验与研究;2009年01期
10 刘斌;白皛;吴雪;;Pro/E行为建模技术在包装容器设计中的应用[J];包装工程;2009年04期
11 周桂红;左春柽;王家忠;张文博;;一种基于自适应免疫算法的优化设计方法[J];中国机械工程;2006年14期
12 李哲;夏立;吴正国;周卫平;;UPQC输出滤波器的优化设计[J];电力自动化设备;2011年07期
13 尹燕莉;孙冬野;秦大同;罗勇;邓涛;;基于系统效率最大化控制策略的回流式无级变速器参数优化[J];中国机械工程;2011年15期
14 陈丽华;自冷封闭母线的优化设计方法[J];武汉大学学报(工学版);1989年05期
15 沈浩;靳岚;谢黎明;;基于MATLAB的机床主轴结构参数优化设计[J];科学技术与工程;2008年16期
16 张炎清;尾翼式火箭弹外弹道优化设计方法的讨论[J];南京理工大学学报(自然科学版);1984年02期
17 刘土光;谭林森;曾广武;;受局部强度约束的船舶框架和板架结构的优化设计[J];船海工程;1984年05期
18 芈振南;流体动压滑动轴承优化设计 (四)圆柱轴承优化设计[J];润滑与密封;1986年06期
19 陈业明;基础优化设计[J];工业建筑;1987年10期
20 李建森;;优化设计在水泥机械设计中的应用[J];水泥技术;1989年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙扬镳;;多目标模糊全局优化设计方法和软件[A];土木工程计算机应用文集——中国土木工程学会计算机应用学会第五届年会论文集[C];1993年
2 蔡荫林;陈卫东;;基于可靠性的结构优化设计的研究[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1993年
3 秦洪德;王艳艳;;船舶结构优化设计的研究进展[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
4 芈振南;丘大谋;;《动压圆柱轴承优化设计方法》[A];摩擦学第三届全国学术交流会论文集流体润滑部分(Ⅱ)[C];1982年
5 朱美璋;;感载比例阀静特性的优化设计——变制动力固定分配为可变比例式[A];四川省汽车工程学会第一届二次年会论文集[C];1991年
6 刘晓春;;高性能机载雷达罩电性能优化设计方法[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
7 胡军;曾爱军;封俊;;挠盘式移栽机的优化设计与研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
8 王淑娟;康磊;翟国富;;电磁超声换能器优化设计综述[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
9 葛艳新;张生瑞;;交叉口定时信号配时优化设计方法[A];2007第三届中国智能交通年会论文集[C];2007年
10 邵永实;王倩;张淑云;崔海清;;潜油电泵井水力参数优化设计方法[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵洪雷;航空轴流涡轮的多级气动优化设计及气动性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 舒信伟;基于CFD流场分析的多工况多约束条件的叶片优化设计方法与实验研究[D];上海交通大学;2009年
3 苏超;基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的研究与应用[D];河海大学;2005年
4 叶红玲;连续体结构静力拓扑优化方法与软件开发[D];北京工业大学;2005年
5 羌晓青;低反动度附面层抽吸式压气机流动控制及设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 曹俊;遗传算法及其在复合材料层合板设计中应用的研究[D];南京航空航天大学;2003年
7 徐骏;“背包式”反应精馏优化理论和应用研究[D];南京工业大学;2005年
8 彭涛;基于传感器最优配置的故障检测方法研究[D];中南大学;2005年
9 赵河明;基于神经网络的引信可靠性技术研究[D];中北大学;2005年
10 赵松原;模拟退火结合正交分解算法的气动外形最优化设计[D];南京航空航天大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王凯夫;住区绿地系统的类型分析与优化设计方法浅析[D];同济大学;2006年
2 范春辉;全柔性机构的优化设计方法和实验研究[D];北方工业大学;2006年
3 汪洋;门式刚架轻型钢结构优化设计研究[D];浙江工业大学;2006年
4 陆小双;无油空压机消声器的动态设计和实验模态分析[D];辽宁科技大学;2005年
5 陈秀;基于GA-ESO的变形柔性机构综合优化方法及其应用[D];西北工业大学;2007年
6 余刚;基于混合遗传算法和复合形法的翼型优化设计[D];西北工业大学;2007年
7 史新林;全自动条干仪可靠性分析及优化设计[D];西安电子科技大学;2007年
8 华蓉蓉;基于粒子群算法的土壤源热泵系统优化[D];大连理工大学;2007年
9 宋玉华;轻型门式刚架结构的优化设计及其参数分析[D];西南交通大学;2008年
10 杜思伟;阵列波导光栅(AWG)的理论研究与优化设计[D];西安电子科技大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 魏妍平;高负荷快节奏生活者应注意劳逸结合[N];家庭医生报;2007年
2 记者 毛庆 实习生 翁亚欣;高速高负荷工业机器人基地将安家南京[N];南京日报;2009年
3 张训棣 郑守新;高负荷稳定生产带来效益[N];中国石化报;2011年
4 本报记者 蔡湛通讯员 钟汉;新技术突破输油瓶颈[N];中国石化报;2008年
5 通讯员 王士峰;菏泽发电厂千方百计保煤保电[N];菏泽日报;2008年
6 记者 车辉;发改委要求相关企业高负荷生产保供应[N];工人日报;2009年
7 通讯员 姚瑶;凯里供电局接受高负荷考验[N];中国电力报;2006年
8 蔡湛;茂名百万吨乙烯迅速发挥效益[N];中国石化报;2006年
9 赵卓;国电山东5家电厂全力保发电[N];中国电力报;2008年
10 马龙兴 高祥福;辽阳石化强化高负荷下装置平稳运行[N];中国石油报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978