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基于CFD方法的叶轮机械优化设计理论及实例

杨科  
【摘要】: 现代叶轮机械朝着高负荷、高效能、低噪音等方向发展,这种趋势对其研究和设计提出了日益苛刻的要求。本文基于CFD方法,对叶轮机械优化设计理论方面进行了探讨,并且针对离心压气机、风力机以及对转涡轮等对象展开了相关的理论研究和实际设计工作。 论文进行的工作如下: 1针对离心压气机,进行相关设计的一些基本理论与优化设计的方法研究,对离心叶轮优化的敏感参数进行了提炼,并且采用CFD的方法,对SRV2叶轮高压比离心叶轮进行了针对压比和效率两个目标的最优化NS设计,优化策略采用三维型线优化,设计结果显示,该方法可以使该叶轮总压比和效率获得较大的提升。 2风力机翼型特性决定了整个风力机的性能,论文开展了基于CFD方法的多种湍流模型对风力机翼型气动特性预测精度影响的研究,并在此基础之上进行了开缝式风力机性能研究,研究结果表明风力机开缝可以获得较好的静态失速特性。论文还基于CFD方法,建立了风力机翼型优化设计平台,并且成功地设计出两种具有较好攻角特性的翼型。 3 1+1/2对转涡轮的出功比控制是对转涡轮进一步应用的关键难点问题。论文通过对低压动叶弯曲成型方法控制,进行降低对转涡轮出功比研究,结果表明,在低压动叶上通过采用叶片正弯方法造型,可以在保证效率保持不变的前提条件下,使得高低压涡轮出功比降低2.6%。


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