叶片气动设计中组合优化方案的算法研究和系统实现

发布时间：2021-09-09 06:23

　　设计具有低损失，高负荷和良好全工况性能的叶片，进行叶片气动优化设计方法的研究，是关系叶轮机械发展的前沿课题。本论文提出和实现了一种适用于叶轮机械全三维气动优化设计的方法，并利用该方法对某低展弦比、大折转角的环形叶栅分别进行了基迭优化和全三维气动优化。结果表明，该方法适合使用全三维粘性流动程序直接进行叶片气动性能分析，能够有效研究设计变量对叶片性能的影响，缩小优化问题规模，从而提高了气动设计优化的效率，对叶轮机械全方位评价和设计系统的发展具有重要意义。本论文的主要成果和创新点表现在以下方面：1. 提出和实现了适用于叶片全三维气动优化设计的组合优化方法。该组合优化方法分为4个阶段：对变量进行试验设计（DOE）分析、遗传算法（GA）全局搜索、响应面（RSM）近似建模，以及RSM和序列二次规划（SQP）相结合的局部寻优。2. 通过采用DOE方法，能够深入研究设计变量的变化如何影响目标函数和约束，获取设计空间性质，抓住优化问题的主要矛盾，减小叶片气动优化问题的规模；3. 对于叶轮机械叶片气动优化这种非线性多峰优化问题，单纯采用某种常规的数值优化算法不能够有效得到全局最优解，采用GA法进行全局搜索... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

二维叶型参数模型

图2.1物理平面与计算平面我们希望此贴体坐标网格系的计算域与流体的计算域为同一均匀网，故式（2.12）和（2.13）改写成：2020 += +=ξξξηηηξξξηηηαβγαβγyyyxxx2222ξξξηξηηηγβαxyxxyyxy=+=+=+（2.14）边界条件为：(,)(,)2111ξηξηyfxf== ∈Γ11(ξ ,η)(,)(,)2212ξηξηygxg== ∈Γ22(ξ ,η)（2.15）其中 Γ1、 Γ2分别与1Γ 、2Γ 对应，1f 、2f 以及1g 、2g 分别由物面边界Γ外边界2Γ 确定。将方程（2.14）用中心差分格式离散，再用松弛法（或 ADI 方法）逐迭代即可最终求得 x， y 。

就必须用方程（2.27）进行计算。图2.3 NACA0012机翼的C形网格图 2.3显示了 NACA0012 机翼的 C 形网格，其中内边界（包括机翼外表面和尾迹的分割线）相当于图 2.2中的下端点，外边界相当于上端点。图 2.3（a）显示了 s=1.0~0.5 的情况，图 2.3（b）显示了 s=1.0~0.0 的情况，两者的区别是显而易见的。2 光滑性光滑性使网格线光滑连续。在进行光滑处理时，我们主要是将各个网格点的坐标再按其周围点的坐标进行一次重整。如图 2.4 所示的二维网格，光滑处理时，我们采用如下的格式求解 C 点的坐标： ++++++++=2121111 NSnsEWewewnsC （2.28）其中，C、 E 、W 、 N 、S 分别是 C、E、W、N、S 各点的矢量坐标


本文编号：3391595