透平跨音速叶栅正反混合问题优化设计的研究

透平跨音速叶栅正反混合问题优化设计的研究

　第18卷　第1期　1998年2月　　

动　力　工　程

POWERENGINEERING

　Vol.18No.1　Feb.1998 19 　

透平跨音速叶栅正反混合问题

优化设计的研究

李　军　丰镇平　沈祖达

(西安　西安交通大学)

摘　　要

　　将遗传算法应用于透平跨音速叶栅正、反混合问题优化设计,提出了给定型线背弧部分压力分布,以正问题分析程序得到的压力与给定的目标压力均方差最小为目标函数,运用遗传算法在已有叶型基础上寻找新叶型的正、反混合问题优化设计模型。优化设计结果表明,文中所提出的模型和算法能够有效地优化叶型,从而可在新的领域内对叶轮机械部件的优化设计进行探索和研究。图8表6

主题词:　遗传算法　正、反混合问题　跨音速　透平叶栅　优化设计

新近发展的遗传算法为跨音速叶栅正、反混

合问题优化设计提供了可能。遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的高度并行、随机、自适应的搜索算法[3]。遗传算法允许所求解的问题是非线性的和不连续的,并能从整个可行解空间寻求最优解。遗传

[2],[3]

算法的应用前景十分广泛。

笔者在文献[4]中运用遗传算法进行透平跨音速叶栅正问题优化设计,目标函数是叶栅能量损失系数最小。本文将遗传算法应用于透平跨音速叶栅正、反混合问题优化设计中。首先给定叶型型线背弧部分压力分布,接着以正问题分析程序得到的压力与给定的目标压力均方差最小为目标函数,最后运用遗传算法在已有叶型基础上寻找新叶型。文中算例表明,遗传算法十分有效,所提出的正、反混合问题优化设计模型是现实可行的。虽然在给定的目标压力下叶型型线可能不一定存在,但运用遗传算法可以得到最接近目标压力分布的叶型型线,同时叶栅的气动性0　引言

在现代叶轮机械中,大功率的压气机和涡轮机都广泛采用跨音级。对于改善跨音级的性能而言,跨音速叶型型线的设计具有重要意义。随着计算流体动力学和最优化计算方法的迅速发展,叶片设计方法已有了很大改进

[1,2]

。从气动观点看,合理的叶栅设计方

法应当是求解反问题。传统的反问题是按规定的进、出口条件及叶片吸力面和压力面上的流速分布来确定相应的叶型型线。但往往不能满足强度、工艺等方面的要求,从而可能造成设计的反复,为此需要利用反问题、正问题的程序交替迭代求解。而所谓正、反混合问题设计是在已有的叶栅的基础上,经适当的修改,使之能满意地应用于相近的运行工况。但是,由于跨音速叶栅的内容流场复杂,难于用传统的正、反混合问题方法进行设计优化。

　　19961203收到来稿。该文获西安交大自然科学基金