国家自然科学基金(51106123)
- 作品数：16 被引量：90H指数：6
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- 非轴对称端壁透平级气动性能的数值研究被引量：3
- 2013年
- 采用双控制型线方法对高负荷低展弦比透平级完成了非轴对称端壁造型设计;采用RANS方程和考虑转捩模型的SST紊流模型对轴对称端壁透平级和非轴对称端壁透平级进行了气动性能的分析和对比。结果表明:非轴对称端壁造型设计方法通过降低周向压力梯度减小了透平级的二次流损失,提高了透平级效率达0.16%;静叶流场的变化引起了动叶进口条件的改变,从而导致动叶进口压力和反动度增大。
- 孙皓宋立明李军丰镇平
- 关键词：透平级二次流损失气动性能数值模拟
- 显著变量识别与高温叶片多学科设计优化方法被引量：2
- 2016年
- 针对高温叶片气热多学科优化设计问题中设计变量过多造成的维数灾难问题,提出了基于数据挖掘技术的显著变量识别方法。采用显著变量识别方法剔除了对高温叶片Mark II气热性能影响小的设计变量,使设计变量个数从36个减少为15个。通过耦合共轭换热分析方法、三维叶片及冷却系统参数化方法以及自适应多目标差分进化算法,建立了高温叶片多学科多目标设计优化系统。基于显著变量识别方法获得的设计变量,完成了Mark II型叶片的气热性能多学科设计优化。优化获得了9个Pareto解,典型Pareto解的气热分析结果表明,优化后叶片的气热性能明显优于原始叶片,验证了基于数据挖掘技术的高温叶片多学科设计方法的有效性。
- 宋英杰郭振东宋立明李军丰镇平
- 关键词：数据挖掘
- 涡轮轮缘密封非定常主流入侵特性的数值研究被引量：16
- 2014年
- 采用附加示踪变量的方法,通过数值求解URANS和SST紊流模型的方法研究了轮缘密封非定常燃气入侵特性和封严效率,计算了不同冷气量下定常和非定常时均径向轮缘密封的封严效率,并与实验值进行了比较,验证了非定常数值方法研究轮缘密封燃气入侵特性的有效性,对比分析了径向和径向-轴向轮缘密封中等冷气量下定常和非定常的燃气入侵特性。结果表明:静叶尾迹和动叶前缘附近的压力势场的非定常干涉效应及盘腔中非定常的压力分布会强化主流燃气入侵;相比非定常计算,定常分析会低估轮缘密封的燃气入侵量及燃气入侵对盘腔流场的影响;相比径向轮缘密封,径向-轴向轮缘密封可以显著提高涡轮盘腔的封严效率。
- 陶加银高庆宋立明李军
- 关键词：数值模拟
- 阻尼拉金结构的长叶片透平级气动性能数值研究
- 2014年
- 文章采用商用计算流体动力学软件ANSYS-CFX数值求解Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和标准k-ε紊流模型方法数值研究了考虑阻尼拉金结构的汽轮机长叶片透平级的气动性能。分别计算分析了无阻尼拉金结构、椭圆型阻尼拉金结构和流线型阻尼拉金结构的汽轮机长叶片透平级的流场特性,详细分析了阻尼拉金对长叶片透平级气动性能的影响特性。研究结果表明:阻尼拉金的存在对长叶片流场的影响主要位于叶片吸力面附近。采用椭圆型拉金及流线型拉金长叶片的透平级与无拉金的情况相比,透平级等熵效率分别降低0.313%和0.206%,采用流线型阻尼拉金后透平级等熵效率比椭圆型拉金提高0.107%。相比于椭圆型阻尼拉金结构的长叶片,流线型阻尼拉金结构在其尾缘处的分离涡基本消除,拉金尾缘处的流动损失减少。
- 李彬宋立明李军
- 关键词：汽轮机长叶片气动性能数值模拟
- 燃气透平凹槽状叶顶气膜冷却特性研究被引量：3
- 2014年
- 采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和k-ω紊流模型的方法研究了燃气透平凹槽状叶顶气膜冷却特性。通过比较4种紊流模型的数值结果与GE-E3实验数据,验证了采用标准k-ω紊流模型可以有效地模拟叶顶间隙的流动换热特性。计算分析了无气膜冷却时凹槽深度对叶顶间隙流动传热的影响特性。开展了凹槽状叶顶的气膜冷却几何结构参数气膜孔直径、气膜孔间距比、位置和吹风比对叶顶流动传热特性的影响。研究结果表明:无气膜冷却时,在1.5%叶高的叶顶间隙条件下凹槽深度为2%叶高时叶顶平均换热系数最高,凹槽深度继续增加,表面平均换热系数迅速降低。对于凹槽状叶顶气膜冷却特性的研究表明:在气膜孔叶顶中弧线布置方式下,吹风比为1.0时气膜冷却效率最好;在气膜孔叶顶中弧线布置方式和吹风比为1.0时气膜孔直径越大冷却效果越好;在吹风比是1.0时气膜孔布置在靠近吸力面侧时冷却效果最差;在气膜孔叶顶中弧线布置方式和吹风比是1.0时,间距比为5时凹槽状叶顶的气膜冷却效果达到最佳。
- 杜昆晏鑫李军
- 关键词：燃气透平气膜冷却数值模拟
- 高温叶片流热固耦合分析及多目标多学科设计优化被引量：2
- 2014年
- 采用共轭换热分析方法,实现了C3X型高温叶片的流热固耦合分析,计算结果与实验数据的比较验证了数值方法的可靠性。结合自适应多目标差分进化算法、多目标概念的约束处理方法和三维叶栅自动参数化造型方法,自主开发了适用于高温叶片的自动多目标多学科优化设计平台。以C3X型叶片为参考叶片,选择总压恢复系数最大和叶片最高温度最低为目标进行优化设计。优化后获得了21个Pareto解。详细气热分析表明优化设计得到的叶片性能明显优于参考叶片,验证了所建立的高温叶片多学科设计平台的有效性。
- 宋英杰余广霖宋立明李军丰镇平
- 关键词：多目标多学科设计优化
- 小展弦比调节级三维多目标气动优化设计
- 2013年
- 大功率汽轮机调节级动叶是典型小展弦比叶片。动叶通道内上下通道涡交汇,流动呈现强烈的三维特性,其设计优化本质上是一个三维优化问题。结合自适应多目标差分进化算法、基于能量法的三维叶片造型方法和RANS方程求解技术,发展了轴流式叶栅三维多目标气动优化设计方法。利用该方法,完成了某典型大功率汽轮机调节级多目标气动优化设计。优化后小展弦比调节级气动性能明显提高,表明该方法具有良好的优化性能和应用前景。
- 宋立明郭振东李军丰镇平
- 关键词：调节级多目标
- 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
- 非轴对称端壁与叶片联合成型气动优化实验验证被引量：3
- 2016年
- 利用所研发的叶片多学科设计优化平台,完成了某小展弦比透平叶栅非轴对称端壁与叶片联合成型优化设计。利用亚音速风洞,对优化及参考叶栅进行吹风实验,结果表明数值计算与实验吻合较好。数值和实验结果均表明,最优设计相对参考设计气动性能明显提高,从而验证了所研发的非轴对称端壁与叶片联合成型设计优化方法的正确性和有效性。
- 郭振东张伟麟李琛玺宋立明李军
- 关键词：非轴对称端壁
- 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
