透平跨音速叶栅正反混合问题优化设计的研究(6)

透平跨音速叶栅正反混合问题优化设计的研究

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　　　　动　力　工　程第18卷　

出了尾迹激振力和级间抽汽产生的压力不均匀引起的激振力分析模型。对几种特殊结构产生的激振力可根据其结构特点,简化为节距、喉宽的不均匀或尾迹区加强的分析模型进行数值分析。

(3)根据激振力数值分析模型,建立了激振力对相关参数敏感度矩阵计算方法;应用激振力敏感度矩阵,采用线化方法及加权级小化技术建立了激振力的单目标函数及多目标函数的约束优化问题数学模型。

(4)采用惩罚函数法和变尺度方法求解

优化问题,并编制了通用计算软件。

(5)文中算例表明,本文建立的激振力数值分析方法、约束优化问题的数学模型及相应解法和计算软件有一定的工程实用价值。

第一作者简介　刘东远,毕业于西安交通大学涡轮机专业,1985年获得硕士学位。现在电力工业部热工研究院工作,任汽轮机研究所叶栅室主任、高级工程师。目前主要从事汽轮机叶片事故分析及改型设计、汽轮机通流部分现代化改造等工作。曾先后赴美国STI和W.H.进修。近几年主要研究方向为汽轮机叶片动应力分析及其优化。

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问题优化设计模型、采用的目标函数到适值

函数映射的提法是现实可行的,同时设计变量的选择和编码也是合理的,对叶栅的优化设计起非常重要的作用。该方法可以进行跨音速叶栅的优化设计,并兼顾气动性能和强度等方面要求,使之在我们所希望相近的运行工况中具有良好的性能。

本文对北重跨音速叶栅进行了优化设计。在设计过程中,保证进出口参数不变,同时叶栅的最大厚度及尾缘厚度在一定的范围内。从优化设计结果可以看到,虽然给定的目标压力分布可能不一定得到叶型型线,但运用遗传算法可以最优的寻找接近目标压力的型线,叶栅气动性能得到较大的改进。本文正问题分析是求解无粘Euler方程组。这种方法可以比较精确地计算出叶面压力值。反问题是根据给定的目标压力分布局部修改叶栅背弧型线。从本文得到的结果可以看到遗传算法是一种发展前途很大的优化方法。应该将这一方法在理论上进行进一步探索和研究,以便能应用于更加复杂的气动

设计优化领域。

参

考

文

献

[1]MeauzeGM.OverviewonBladingDesignMethod.A-GARD-LS-167,1992

[2]SheltonML,GergoryBA.OptimizationofaTran-someTurbineAirfoilUsingArtificialIntelligence,CFDandCascadeTesting.ASME93-GT-161,1993[3]GoldbergDE.GeneticAlgorithmsinSearch,Optimiza-tionandMachineLearning.Addison-WesleyPublish-ingCompanyInc.,1985

[4]李　军,丰镇平,沈祖达等.应用遗算法进行透平跨音

速叶栅的优化设计.中国工程热物理学会热机气动热力学学术会议论文集,No.962024,1996

[5]DentonJD.AnImprovedTimedMarchingMethodfor

TurbomachineryFlowCalculation.ASME82-GT-239,1989

[6]张耀科,龚增锦,沈孟育.关于用时间相关法求解平面

跨音绕流的一些问题.工程热物理学报,1980,1(4)

　　第一作者简介　李　军,男,1955年生,1986年在西

安交通大学获工学硕士学位,现为西安交通大学能源与动力工程学院热能工程系副教授,主要从事气固两相流与燃烧的教学和科研工作。已发表论文近20篇,出版教材1本。