国家教育部博士点基金(20100201120010)
- 作品数：5 被引量：57H指数：5
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- 相关机构：西安交通大学更多>>
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- 相关领域：动力工程及工程热物理航空宇航科学技术更多>>
- 透平叶栅非轴对称端壁优化设计被引量：6
- 2013年
- 为减小透平叶栅二次流损失、提高气动效率,建立了结合透平叶栅非轴对称端壁造型双控制型线参数化方法、全局优化自适应差分进化算法和基于Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程求解技术的叶栅气动性能评价方法于一体的透平叶栅非轴对称端壁优化设计体系,同时验证了全局优化自适应差分进化算法和透平叶栅气动性能评价方法的可靠性和准确性。以透平叶栅总压恢复系数最大化为优化目标,在出口气流角和质量流量的约束及叶栅非轴对称端壁三维参数化控制点共20个设计变量下,完成了透平叶栅非轴对称端壁造型优化设计。研究结果表明,优化后得到的非轴对称端壁造型可有效减少透平叶栅的二次流损失,使叶栅总压恢复系数提高0.25%,证明所提出的设计体系是有效的,可为透平叶栅非轴对称端壁优化提供设计工具。
- 孙皓宋立明李军
- 关键词：透平叶栅非轴对称端壁自适应差分进化算法优化设计
- 凹槽状叶顶涡轮叶片传热特性的数值研究被引量：21
- 2014年
- 采用计算流体动力学软件ANSYS-CFX数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω紊流模型研究了涡轮叶片凹槽状叶顶的传热特性。数值预测的平顶部叶顶的换热系数分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。计算分析了凹槽深度和肩壁厚度对凹槽状叶顶传热特性的影响,还分析了动叶与机匣相对运动下的凹槽状叶顶无气膜冷却和中弧线布置气膜冷却时的流动换热特性。研究结果表明:在肩壁厚度一定时随着凹槽深度的增加叶顶换热系数降低;在1%叶高的叶顶间隙和2%叶高的凹槽深度及4种肩壁条件下1.0mm肩壁厚度时叶顶换热系数最小。相比于动叶与机匣均静止时,动叶和机匣之间的相对运动能够增强动叶顶部的换热效果;动叶与机匣间的相对运动能够增强前缘处气膜冷却效果,总体来说动叶旋转时的离心力和哥氏力对凹槽状叶顶的气膜冷却效果影响有限。
- 杜昆宋立明李军
- 关键词：涡轮叶片气膜冷却传热数值模拟
- 基于双向流固耦合的长叶片气动和强度性能的数值研究被引量：10
- 2014年
- 为了研究流固耦合对长叶片气动及强度性能的影响,采用双向流固耦合技术对一典型长叶片进行了详细的数值分析。采用动网格技术和数值求解Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的方法进行长叶片气动性能分析,耦合长叶片气动性能分析得到的叶片表面压力分布,采用商用软件ANSYS研究了考虑阻尼围带和拉金结构的长叶片的应力和变形特性,利用叶片表面节点位移和气动压力在流固耦合面上保证能量守恒的条件下采用插值传递方法,经过迭代得到稳定的长叶片气动及强度性能。结果表明:耦合前后长叶片表面的静压分布的差异主要集中在上部区域。基于双向流固耦合作用得到的长叶片绝对出口气流角在40%~95%叶高范围内相比于没有考虑流固耦合作用时减小。耦合前长叶片最大位移位置出现在85%叶高处靠近前缘位置。耦合后长叶片的最大位移位置由前缘移向尾缘,最大位移值由3.471mm减小到3.082mm。长叶片最大等效应力出现在叶片压力面侧第一级榫齿上表面靠近前缘处。耦合前后应力分布趋势基本不变,最大应力的位置不变。耦合后最大应力值提高0.4%。
- 李彬宋立明李军
- 关键词：长叶片气动性能强度性能数值模拟
- 基于子元模型的全局优化与设计空间知识挖掘方法被引量：13
- 2015年
- 为有效求解大资源黑盒子问题如叶轮机械设计优化等,提出了基于子元模型的全局优化与设计空间知识挖掘方法MBOE。该方法包括全局优化算法MBGO与数据挖掘两部分,其中MBGO算法需要极少的函数估值即可获得全局最优解;数据挖掘技术能有效分析变量间的相关关系,揭示最优设计性能提高的本质原因。利用MBOE,完成NASA Rotor37转子叶栅三维气动设计优化与知识挖掘,最优设计等熵效率相对参考设计提高1.74%。同时,利用MBGO算法所需要的计算量仅为进化算法的1/5。数据挖掘结果表明叶栅前缘及三维积叠参数对叶栅气动性能影响较大,最优设计由于上述叶型参数的改善有效减弱了叶栅进口激波损失,使得最优设计气动性能明显提高。由此,MBOE方法的正确性和有效性得到了验证。
- 郭振东宋立明李军李国君丰镇平
- 关键词：KRIGING模型全局优化数据挖掘
- 长叶片透平级多学科多目标优化设计被引量：7
- 2014年
- 针对长叶片透平级优化问题,结合自适应多目标差分进化算法、基于3次非均匀B样条曲线的曲面造型技术及透平级气动和强度性能分析评价方法,建立了长叶片透平级多学科多目标优化设计系统,其中气动性能评估采用数值求解三维RANS方程完成,长叶片强度分析采用有限元方法完成。长叶片透平级的优化设计目标是比功率最大和最大等效应力最小,设计变量是透平级静叶和动叶型线的三维参数化控制参数。采用所建优化设计系统获得了长叶片透平级的7个多学科优化非受控解(Pareto解)。3个典型的Pareto解与参考叶型进行比较分析显示,优化后Pareto解下的气动和强度性能均优于参考叶型设计方案,从而验证了所建优化设计系统的实用性。
- 李彬宋立明李军丰镇平
- 关键词：长叶片透平级气动性能多学科设计优化
