吸附式压气机叶型和抽吸方案优化设计
吸附式压气机叶型优化设计
吸附式压气机叶型优化设计刘波;李俊【摘要】An intelligent optimization system for aspirated compressor airfoils was developed, which combined differential evolution algorithm and numerical simulation method of flow field. The inlet subsonic and supersonic aspirated compressor airfoils were optimizedby the system. The flow field was simulated by quasi-three dimensional cascade calculation programme-MISES and the aerodynamic performance was evaluated. The most important suction air flow rate and the suction location were regarded as optimization parameters. The profile loss coefficient were regarded as optimization goal. The best suction location and suction air flow rate for aspirated compressor profiles were automatically searched. The numerical calculation results show that the aerodynamic performance of the optimized aspirated compressor profiles are obviously improved.%将微分进化算法和流场数值模拟技术相结合，建立了1套吸附式压气机叶型智能优化系统。
压气机叶片多工况气动优化设计研究
收稿日期:2009 10 19作者简介:孙晓东(1973 )男,工程师,现主要从事叶轮机械设计营销工作。
压气机叶片多工况气动优化设计研究孙晓东1,韩万金2(1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150046;2哈尔滨工业大学,哈尔滨150001)摘要:采用数值优化方法对跨声速压气机转子叶片进行了多工况气动优化设计,并对设计前后的几何形状、总体性能及流场的变化进行了详细的分析对比。
结果表明,压气机转子前缘激波后掠可以有效地降低损失。
优化后叶片的变工况性能非常好。
各个工况点的质量流量基本不变,并且叶片稳定工作范围有所扩大。
关键词:压气机;多工况;激波;质量流量分类号:V232 文献标识码:A 文章编号:1001 5884(2010)01 0024 03The Study on the M u lti p le Loading ConditionsO ptim ization Designof the B lade of T ransonic Co mpressorSUN X iao dong 1,HAN W an jin2(1H arb i n Turbi ne Com pany L i m ited ,H arbi n 150046,Ch i na ;2H arb i n Instit u te of T echno logy,H arb i n 150001,Ch i na)Abstrac t :N u m er ica l opti m i zati on desi gn w as carr i ed out on the mu lti -objecti v e opti m iza ti on desi gn o f the rotor of transon ic compresso r .T he changes o f geome try ,overall perfor m ance and fl ow fi e l d w ere ana l yzed and co m pared in deta i.l The resultshow s that t he lead i ng edge sho ck w ave s weepback could reduce loss obv iously .A fte r opti m izati on the variab le conditions perfor m ance is good .M ass flo w of each conditi on essentia ll y constant and t he stable operati on range of b l ade en l a rges .K ey word s :co m pressor ;mu ltip le load ing cond ition s ;s hock wave ;m ass f l ow0 前 言在叶轮机械的优化设计中有一个不得不考虑但却难于实现因而很少被考虑的问题,那就是多工况点的气动优化设计问题[1]。
吸附式压气机叶栅的实验研究和分析的开题报告
吸附式压气机叶栅的实验研究和分析的开题报告一、选题背景：吸附式压气机是一种新型压气机，其使用无传动装置的特殊转子进行能量转换。
在实际应用中，吸附式压气机具有体积小、容量大、减少噪音和振动等优点，因此在航空、能源、环保等领域得到了广泛应用。
然而吸附式压气机的叶栅设计和优化是一个重要的问题。
叶栅是压气机中最重要的元件之一，通常决定着整个压气机性能的优弊。
为了提高吸附式压气机的性能，需要对叶栅进行精确的分析和设计。
二、研究目的：本论文旨在通过实验研究，分析吸附式压气机叶栅的性能参数，为优化叶栅设计提供依据。
三、研究方法：1、基于实验平台，采用不同结构的叶栅进行实验研究，分析压气机效率、压缩比和流量等性能参数。
2、通过数值模拟和理论分析，对实验结果进行验证和分析，为后续研究提供参考。
四、研究内容：1、设计实验平台，确定实验方案和参数。
2、制造不同结构叶栅，包括直流程、曲线程和反弯程结构。
3、进行实验测试，收集性能参数数据。
4、对实验结果进行分析和比较，分析叶栅结构对性能的影响。
5、通过数值模拟和理论分析，为后续叶栅设计提供参考。
五、研究意义：1、为吸附式压气机的叶栅设计和优化提供参考。
2、为吸附式压气机的应用领域提供理论和实验依据。
3、探索吸附式压气机的性能提升途径，为压气机的性能和效率提升做出贡献。
六、研究难点：吸附式压气机的叶栅设计和优化存在较高的难度，需要通过实验和理论相结合的方法进行研究。
同时，制造和测试叶栅需要一定的技术和经验，对研究人员的专业素质提出了挑战。
高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析
2翻译部分高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析摘要在轴流压气机中，可以通过附面层抽吸的方法来对叶片和端壁附面层区域的逆压梯度进行控制从而提高压比。
这个概念已经在一个最高速度为1500英尺每秒，总压比为3.5的独特的吸附式压气机的设计与分析中被验证。
吸气级是将轴对称的通流程序与一个具有反设计能力的准三维叶片程序搭配而设计的，完成之后用三维NS方程进行了计算验证。
为了满足一个4%的入口质量流量的总吸要求在转子和静子吸力面安装了沿着翼展方向的槽，3%的额外抽吸也将需要在轮毂和缸盖的激波位置附近完成。
除了在端壁区域，设计的三维粘性的评价结果与准三维设计意图高度一致。
三维粘性分析预测的质量平均在转子等熵效率为93%、总压比为3.7和在总压比为3.4、等熵效率为86%的级中。
2.1专业符号H——滞止焓 r——半径方向U——附面层边缘速度 H——运动状态参数kM——马赫数 x——轴向方向P——压力δ*——位移厚度U——叶片速度 e——动量厚度m’——弧长ρ——密度r——半径方向η——等熵效率u——附面层边缘速度ω——损失系数2.2脚注O——停滞，总量 isen——等熵1，2——叶片入口，出口 suct——吸入e——附面层 v——粘性2.3介绍Kerrebrock解决了热力学对发动机性能的影响，他和其他人讨论了吸气时压气机的相关概念，并且描述了一个实验，此实验研究了附面层吸除对于跨声速压气机吸力面的影响。
在Kerrebrock等人1996年的在一个系列的涵盖了最高速度从700至1500英尺/秒，压比从1.5到3的吸附式压气机的设计中呈现出了新的结果，设计研究清楚地表明，级做功的增加，可以实现压气机吸气的愿望。
这些努力仅仅代表了在回答是否抽吸会导致改善发动机性能整体问题过程的第一步。
最后的答案取决于吸入对发动机的重量和燃油消耗的影响。
这些反过来又依赖于整合吸气级进入发动机的细节。
特别是，对循环效率的净效应取决于有多少的放气流的能量可以回收，并且放气流在发动机系统的利用，例如冷却。
基于EFFD参数化的风扇／压气机叶片一端壁一体化伴随优化设计
收稿日期：2021-07-12基金项目：国家自然科学基金（51406011）资助作者简介：李鑫（1992），男，博士。
引用格式：李鑫，张韬，李伟伟，等.基于EFFD 参数化的风扇/压气机叶片-端壁一体化伴随优化设计[J].航空发动机，2023，49（3）：54-60.LI Xin ，ZHANG Tao ，LI Wei-wei ，et al.The coupled adjoint optimization of blade and endwall in fan/compressor based on EFFD parameterization method[J].Aeroen⁃gine ，2023，49（3）：54-60.基于EFFD 参数化的风扇/压气机叶片-端壁一体化伴随优化设计李鑫1，张韬2，3，李伟伟1，周玲4，季路成1（清华大学航空发动机研究院1，车辆与运载学院2：北京100084；3.北京动力机械研究所，北京100024；4.北京理工大学宇航学院，北京100081）摘要：为解决传统扰动参数化方法的设计能力不足等问题，以拓展自由变形技术为基础开发相应参数化方法以改进伴随优化系统，并对典型跨声速风扇/压气机转子Rotor 67进行叶片-端壁一体化伴随优化。
结果表明：经过伴随优化，Rotor 67转子在流量、压比等工况约束变化较小的前提下效率提升了0.74%，且整体特性同样得到了大幅改进，而优化前后的几何与流动变化表明，端区几何调整及叶片吸力面变化引起的吸力面加速减弱、激波强度降低、角区分离涡结构改进等，均是性能提升的内在原因。
关键词：伴随优化；拓展自由变形；风扇/压气机；叶片-端壁一体化设计；航空发动机中图分类号：V232.4文献标识码：Adoi ：10.13477/ki.aeroengine.2023.03.007The Coupled Adjoint Optimization of Blade and Endwall in Fan/Compressor Basedon EFFD Parameterization MethodLI Xin 1，ZHANG Tao 2，3，LI Wei-wei 1，ZHOU Ling 4，JI Lu-cheng 1（1.Institute for Aero Engine ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ；2.School of Vehicle and Mobility ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ；3.Beijing Institute of Power Machinery ，Beijing 100024，China ；4.School of Aerospace Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ）Abstract ：In order to solve the problem of insufficient design capability of traditional perturbation parameterization methods,a corre⁃sponding parameterization method was developed based on the Extended Free-Form Deformation (EFFD)technology to improve the cou⁃pled adjoint optimization system,and coupled adjoint optimization of blade and endwall was carried out for the typical transonic fan/com⁃pressor rotor of Rotor 67.The results show that,through coupled adjoint optimization,the efficiency of the optimized Rotor 67is increased by 0.74%under the premise of small changes in flow,pressure ratio and other operating conditions.The overall characteristics have also been greatly improved.The geometric and flow changes before and after the optimization show that the internal reasons for the performance improvements are the reduction of suction surface acceleration,the reduction of shock wave strength,and the improvement of corner sepa⁃rated vortex structure caused by the geometric adjustment of the end zone and the change of blade suction surface.Key words ：coupled adjoint optimization;Extended Free-Form Deformation;fan/compressor;blade and endwall integrated design;aeroengine航空发动机Aeroengine0引言现代先进航空发动机的内部流动非线性程度高[1]、设计参数众多，完全依靠设计师凭经验进行手动设计已难以满足日益提高的发动机性能发展需求[2]。
基于cst方法的吸附式压气机叶型及抽吸方案耦合优化设计
基于cst方法的吸附式压气机叶型及抽吸方案耦合优化设计标题: CST-Based Optimized Designfor Adiabatic Compressor Blade and Suction Scheme Coupling摘要：本文将基于用于吸附式压气机的CST方法的叶型优化设计与抽吸方案耦合优化设计结合起来。
为此，一种基于非线性角回馈的CST方法应用于对复杂吸附式压气机叶型顶/底框架的叶型优化设计。
随后，将前述优化叶型纳入到耦合优化框架中，采用非线性回归技术来优化抽吸方案以满足复杂的运行要求。
在此基础上，通过模拟和实验分析了吸附式压气机的性能参数，表明本文所提出的优化设计方案有效实现了增加和优化吸附式压气机的性能。
关键词：CST方法；吸附式压气机；叶型优化；抽吸方案优化；耦合优化本文所提出的CST方法-基于非线性角回馈的叶型优化设计方法可用于对复杂吸附式压气机叶型顶/底框架进行优化设计，以使得叶型的拓扑分布更加合理，从而提高压气机的性能。
此外，将其纳入耦合优化框架中，采用非线性回归技术来优化抽吸方案，实现对压气机叶型与抽吸方案的端到端优化。
该优化设计方案可用在多种环境下，包括低噪声、高效率、小型压气机等。
为了有效实现环境要求，在CST优化叶型方面，通过有效控制叶型参数，保证流经叶片的流量和动量守恒，从而使得叶片框架更加紧凑，提高流量和效率。
此外，通过优化抽吸方案，有效减少压气机的冲击脉动噪声，从而满足低噪声要求。
总之，本文提出的CST方法-基于非线性角回馈的叶型优化设计方法及其耦合优化抽吸方案比以往的压气机设计方法具有更好的效果，能够有效提升吸附式压气机的性能和效率，从而满足多种环境要求。
为了实现本文所提的优化设计方案，我们进行了大量的模拟和实验工作。
首先，我们在OpenFOAM开源流体力学软件中建立了模型，利用CST方法对吸附式压气机叶型参数进行优化拓扑设计。
然后，将计算出的叶型参数带入耦合优化抽吸方案，采用非线性回归算法，优化复杂抽吸方案，以适应更加复杂的工作条件。
高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析
2翻译部分高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析摘要在轴流压气机中，可以通过附面层抽吸的方法来对叶片和端壁附面层区域的逆压梯度进行控制从而提高压比。
这个概念已经在一个最高速度为1500英尺每秒，总压比为3.5的独特的吸附式压气机的设计与分析中被验证。
吸气级是将轴对称的通流程序与一个具有反设计能力的准三维叶片程序搭配而设计的，完成之后用三维NS方程进行了计算验证。
为了满足一个4%的入口质量流量的总吸要求在转子和静子吸力面安装了沿着翼展方向的槽，3%的额外抽吸也将需要在轮毂和缸盖的激波位置附近完成。
除了在端壁区域，设计的三维粘性的评价结果与准三维设计意图高度一致。
三维粘性分析预测的质量平均在转子等熵效率为93%、总压比为3.7和在总压比为3.4、等熵效率为86%的级中。
2.1专业符号H——滞止焓 r——半径方向U——附面层边缘速度 H——运动状态参数kM——马赫数 x——轴向方向P——压力δ*——位移厚度U——叶片速度 e——动量厚度m’——弧长ρ——密度r——半径方向η——等熵效率u——附面层边缘速度ω——损失系数2.2脚注O——停滞，总量 isen——等熵1，2——叶片入口，出口 suct——吸入e——附面层 v——粘性2.3介绍Kerrebrock解决了热力学对发动机性能的影响，他和其他人讨论了吸气时压气机的相关概念，并且描述了一个实验，此实验研究了附面层吸除对于跨声速压气机吸力面的影响。
在Kerrebrock等人1996年的在一个系列的涵盖了最高速度从700至1500英尺/秒，压比从1.5到3的吸附式压气机的设计中呈现出了新的结果，设计研究清楚地表明，级做功的增加，可以实现压气机吸气的愿望。
这些努力仅仅代表了在回答是否抽吸会导致改善发动机性能整体问题过程的第一步。
最后的答案取决于吸入对发动机的重量和燃油消耗的影响。
这些反过来又依赖于整合吸气级进入发动机的细节。
特别是，对循环效率的净效应取决于有多少的放气流的能量可以回收，并且放气流在发动机系统的利用，例如冷却。
静叶上端壁流向抽吸槽对压气机性能影响机理研究
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·92·2023年第15期文章编号：2095-6835（2023）15-0092-03静叶上端壁流向抽吸槽对压气机性能影响机理研究穆成昱1，张国臣1，姚竞豪2（1.沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，辽宁沈阳110136；2.沈阳航空航天大学国际工程师学院，辽宁沈阳110136）摘要：为探究端壁抽吸槽宽度对吸附式压气机工作特性及稳定裕度的影响，以Rotor35为研究对象，在压气机上端壁静叶尾缘进行开槽抽吸。
设计了一种流向抽吸槽，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值仿真的方法对附面层抽吸下压气机特性进行研究。
结果表明，端壁抽吸可以抽除静叶流道的低能流体，降低附面层分离带来的流动损失，提高压气机的增压能力；端壁抽吸使静叶50%叶高处的大范围分离区域提前，抑制了因附面层分离而产生的大尺度脱落涡，流动分离区域大幅缩小，改善了静叶处流道的流通状态。
关键词：流动控制；抽吸槽宽度；端壁抽吸；轴流压气机中图分类号：V231.3文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.15.027端壁抽吸作为附面层抽吸的一种方式，主要作用区域为上端壁附近流场，且在激波后的抽吸可以优化叶栅性能，而在激波前抽吸则会导致性能恶化[1-3]。
SUN等[4]采用CFD方法研究了6种抽吸槽对压气机性能的影响，结果表明，通过抽吸可以降低总压损失，改善旋转失速，提高压气机稳定性。
陆华伟等[5]在静叶上端壁开设流向槽，认为端壁抽吸可以抑制角区分离，拓宽喘振裕度，有效降低损失。
综上，国内外的相关科学家为了寻求吸附式压气机的理想抽吸位置，进行了大量研究。
但是针对抽吸槽宽度的研究相对较少，仍需进一步深入研究端壁抽吸式压气机。
本文通过三维建模设计了一种流向抽吸槽，应用数值模拟的方法，对不同抽吸槽宽度的压气机工作特性影响机理进行了研究。
20140351_李俊
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（51236006）和先进航空发动机协同创新中心资助 作者简介： 李俊（1989-），男，辽宁丹东人，博士生，研究方向：压气机叶型优化设计 高空低雷诺数吸附式压气机叶型耦合优化设计李俊，刘波，杨小东，陆晓峰（西北工业大学 动力与能源学院，710072西安）摘 要：为了探究高空低雷诺数条件下吸附式叶型的气动设计特性，本文利用人工蜂群算法对低雷诺数吸附式叶型进行优化设计，该设计方法可以将叶型和抽吸方案进行耦合优化。
并且本文对高空低雷诺数吸附式叶型耦合优化设计的必要性进行了论证。
研究结果表明：在地面条件下设计的具有较好性能的吸附式叶型，在高空低雷诺数条件下，性能有可能会显著下降，针对高空低雷诺数条件的吸附式叶型设计有很大必要性；针对本文研究对象，在高空低雷诺数条件下优化设计后总压损失降低了32%，静压升提高了0.01，并且优化设计后在地面条件下的性能也略有提升；在高空低雷诺数条件下，适当的增加吸附式叶型前段的负荷，通过抽吸来控制层流分离泡的设计效果最为理想；优化后得到的最佳抽吸位置位于层流分离泡中心区域。
关 键 词：高空低雷诺数；吸附式压气机；耦合优化设计 中图分类号：V231.3 文献标识码：ACoupling Optimization Design for Aspirated Compressor Airfoil withLow Reynolds Number in High AltitudeLI Jun, LIU Bo, YANG Xiao-dong ，LU Xiao-feng(School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi ’an,710072,China )Abstract: Aim at researching the aerodynamic design characteristics of the aspirated airfoil with low Reynolds number in high altitude, in this paper Artificial Bee colony Algorithm(ABC) was used to optimize the aspirated airfoil in the condition of low Reynolds number, and this design method coupled the airfoil and aspirated scheme in the process of optimization design. And in this paper the necessity of the coupling optimized design was demonstrated. Research results show that: the performance of the aspirated airfoil designed in the condition of the ground would decrease significantly in the condition of low Reynolds number, and the coupling optimized design in the condition of low Reynolds number is necessary. The coupling optimized design can reduce the total pressure loss by 32%, and increase the static pressure ratio by 0.01 in the condition of low Reynolds number. And the performance of the aspirated airfoil could also be promoted in the condition of the ground. The design is optimum by improving the load in the forepart of the aspirated airfoil appropriately, and controlling the laminar bubble by aspiration. And the optimal aspirated location is in the center of the laminar bubble.Key words: low Reynolds number in high altitude; aspirated compressor; couplingoptimized design引言高空低雷诺数对压气机的性能及稳定性有很大影响[1-2]。
压气机叶片自动优化设计
第 １ ７卷 第 ３期 ２ ０ 年 ０２ ７月
航 空 动 力 学 报
Ｊ ｕｒ ｆ Ａｅ ｏ ｐａ ｅ Ｐｏ ｒ ｏ ｎａｌｏ ｒ ｓ ｃ ｗｅ
Ｖ ｏ１ ７ ．１
Ｎ ｏ． ３
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文 章 编 号 ：ｉ ０ ０ ５ ２ ０ ０ ３ ５ ０ ０ ０ ８ ５ （ ０ ２） ３ ０ ０ — ４
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高压比吸附式压气机级气动性能设计与解析
2翻译部分高压比吸附式压气机级气动性能设计与分析摘要在轴流压气机中，可以通过附面层抽吸的方法来对叶片和端壁附面层区域的逆压梯度进行控制从而提高压比。
这个概念已经在一个最高速度为1500英尺每秒，总压比为3.5的独特的吸附式压气机的设计与分析中被验证。
吸气级是将轴对称的通流程序与一个具有反设计能力的准三维叶片程序搭配而设计的，完成之后用三维NS方程进行了计算验证。
为了满足一个4%的入口质量流量的总吸要求在转子和静子吸力面安装了沿着翼展方向的槽，3%的额外抽吸也将需要在轮毂和缸盖的激波位置附近完成。
除了在端壁区域，设计的三维粘性的评价结果与准三维设计意图高度一致。
三维粘性分析预测的质量平均在转子等熵效率为93%、总压比为3.7和在总压比为3.4、等熵效率为86%的级中。
2.1专业符号H——滞止焓 r——半径方向U——附面层边缘速度 H——运动状态参数kM——马赫数 x——轴向方向P——压力δ*——位移厚度U——叶片速度 e——动量厚度m’——弧长ρ——密度r——半径方向η——等熵效率u——附面层边缘速度ω——损失系数2.2脚注O——停滞，总量 isen——等熵1，2——叶片入口，出口 suct——吸入e——附面层 v——粘性2.3介绍Kerrebrock解决了热力学对发动机性能的影响，他和其他人讨论了吸气时压气机的相关概念，并且描述了一个实验，此实验研究了附面层吸除对于跨声速压气机吸力面的影响。
在Kerrebrock等人1996年的在一个系列的涵盖了最高速度从700至1500英尺/秒，压比从1.5到3的吸附式压气机的设计中呈现出了新的结果，设计研究清楚地表明，级做功的增加，可以实现压气机吸气的愿望。
这些努力仅仅代表了在回答是否抽吸会导致改善发动机性能整体问题过程的第一步。
最后的答案取决于吸入对发动机的重量和燃油消耗的影响。
这些反过来又依赖于整合吸气级进入发动机的细节。
特别是，对循环效率的净效应取决于有多少的放气流的能量可以回收，并且放气流在发动机系统的利用，例如冷却。
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吸附式压气机叶型和抽吸方案优化设计
李 俊 刘 波 杨小东 史 磊
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网络出版时间：2014-06-30 14:36
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收稿日期 ! $ % 2 / $ 0 / % 2 基金项目 国家自然科学基金重点资助项目 0 % ! 2 ; $ $ ; 作者简介 李俊 男 辽宁丹东人 博士生 研究方向为推进系统气动热力学及应用 * % " # "> ? / @ 8 7 ) ) 7 5 1 @ 8 5 5 7 A B C ; 2* 4 ( @ % 3
+ K L 4 N ( ( ) ( OP ( Q B R8 5 C? 5 B R ( R A N Q B 9 A B R 5P ( ) A B 4 N 5 7 4 8 )G 5 7 T B R 9 7 A 7 U 8 51 % $ $ 1 !V N 7 5 8 . S S S , @ ) 7 + 3 $ & 3 B A N ( CQ 8 9C B T B ) ( B CW ( @ W 7 5 7 5 5 A B ) ) 7 B 5 A( A 7 @ 7 X 8 A 7 ( 58 ) ( R 7 A N @8 5 C : S4 .7 . : . 8 9 7 / A N R B BC 7 @ B 5 9 7 ( 5 8 ) 4 8 9 4 8 C B4 8 ) 4 ) 8 A 7 ( 5: R ( R 8 @@ B 8 5 C8 58 9 7 R 8 A B C4 ( @ R B 9 9 ( R8 7 R O ( 7 ) Y . : : Q 8 9( A 7 @ 7 X B C9 7 5 A N 7 9@ B A N ( C * , 5 C A N B R BQ 8 9 8C B A 8 7 ) B C8 5 8 ) 9 7 9( O 4 N 8 5 B 9 7 5 A N B( R 7 7 5 8 ) : . S . . 8 5 C( A 7 @ 7 X B CO ) ( QO 7 B ) C 9 * Z A 7 @ 7 X B C8 7 R O ( 7 ) 4 8 5@ 8 6 BA N BA ( A 8 ): R B 9 9 R B ) ( 9 9R B C 4 BW $< : : S& 8 5 CA N B 9 A 8 A 7 4: R B 9 9 R B R 8 A 7 ( 7 5 4 R B 8 9 BW = ;<*[ N BW B 9 A 9 4 A 7 ( 5 ) ( 4 8 A 7 ( 5 7 9 ) ( 4 8 A B C9 A R B 8 @ S$ : A N B9 A 8 R A: ( 9 7 A 7 ( 5( OA N B9 B 8 R 8 A 7 ( 5R B 7 ( 5 8 5 CA N B( A 7 @ 7 X B C8 7 R O ( 7 )N 8 9@ ( R B5 7 O ( R @) ( 8 C : . : C 7 9 A R 7 W A 7 ( 5 * E 58 C C 7 A 7 ( 5 A N B: B R O ( R @ 8 5 4 B( O ( A 7 @ 7 X B C8 7 R O ( 7 ) N 8 98. R B 8 A 7 @ R ( T B @ B 5 AQ 7 A N / : : 7 5A N BQ N ( ) B 7 5 4 7 C B 5 4 B 8 5 ) B R 8 5 B * [ N B R B 9 ) A 9 9 N ( QA N 8 A@ ( R B5 7 O ( R @) ( 8 CC 7 9 A R 7 W A 7 ( 54 8 5 . . C 7 @ R ( T B A N B 8 7 R O ( 7 ) B R O ( R @ 8 5 4 B B 4 R B 8 9 B A N B 9 B 8 R 8 A 7 ( 5R B 7 ( 58 5 CR B C 4 B A N B B 5 B R A A : : : . . S( : ( 59 4 A 7 ( 5 * \ ( R A N B 8 7 R O ( 7 )Q 7 A N8 9 @ 8 ) ) 9 B 8 R 8 A 7 ( 5R B 7 ( 5 7 5 A R 8 7 ) 7 5 C B A N BW B 9 A 9 4 A 7 ( 5 ) ( / : . .B . 4 8 A 7 ( 5 7 9 ) ( 4 8 A B C9 A R B 8 @A N B9 A 8 R A: ( 9 7 A 7 ( 5( O A N B9 B 8 R 8 A 7 ( 5R B 7 ( 5* : : . 8 8 8 * " $ 0 + 9 7 R 8 A B C4 ( @ R B 9 9 ( R 7 R O ( 7 ) 9( A 7 @ 7 X 8 A 7 ( 5 9 4 A 7 ( 58 7 R@ 8 9 9 O ) ( QR 8 A B : : : 9/ 9 4 A 7 ( 5) ( 4 8 A 7 ( 5 7 5 A B ) ) 7 B 5 A( A 7 @ 7 X 8 A 7 ( 5 . : 现代航空发动机的压气机必须满足更高的设 % / 2 为增大叶片 计需求 高压比 低 级 数 高 效 率 * 负荷以降低压气机级数 就需要研制更高负荷的 叶片 加 大 叶 片 对 气 流 的 转 折 能 力 而高负荷必 然会导致叶型发 生 严 重 的 气 流 分 离 增加叶型的 损失 * 因此 在较高来流马赫数下 设计低损失 高 负荷的叶型是一 个 挑 战 * 许多学者近期做了大量
图 2 给出了 在 设 计 工 况 下 数值模拟与试验 的叶型表面马赫 数 对 比 * 从图中可以看出数值模 拟与试验结果基本吻合 * 图 & 图0分别给出了在 设计马赫数下 数值模拟与试验的攻角 损失和攻 / 角 气流转折角特性对比 数值模拟与试验结果在 / *
图 % 吸附式叶栅照片 \ 7 * %P N ( A (( O 8 9 7 R 8 A B C4 8 9 4 8 C B . : 表 : 叶栅参数 ; & 7 ' *:< & + & 0 *, & $ & 4 * 3 * $ + 弦长 进口气流角 ! @@ ; 0 _ % & 1 = $ # 稠度 展弦比 # ! % = ! 2 来流马赫数 攻角 图 2 数值模拟与试验叶型表面马赫数对比 \ 7 * 2, 7 R O ( 7 ) 9 R O 8 4 B^ 8 4 N5 @ W B R4 ( @ 8 R 7 9 ( 5( O . : 5 @ B R 7 4 8 ) 9 7 @ ) 8 A 7 ( 58 5 CB ` B R 7 @ B 5 A :
其中最佳 抽 吸 量 和 抽 吸 位 置 是 目 前 研 究
的热点 * ^ B R 4 N 8 5 A认为抽吸量以及抽吸位置 的 选 择对于提高吸附式压气机叶型的气动性能具有重 要意义 并且 ^ B R 4 N 8 5 A等 人 和 L 4 N ) B R等 人 在 吸 附式叶型准三 维 设 计 阶 段 采 用 ^ E L ? L程序成功 对抽吸量和抽吸 位 置 均 进 行 了 优 化 设计了一台 单级压比为 2 效率为 # 并 = 0 &# $ 0年 进 行 了 整 级 试 验
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航空动力学报
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损失 增加叶型负荷方面有显著的效果 然而这种 叶型设计方法具有一定局限性 在高负荷情况下 很难完全消除附 面 层 的 分 离 * 从目前的研究结果 来看 附面层抽吸 技 术 在 抑 制 附 面 层 分 离 方 面 的 可行性和应用前景已经得到了国内外研究者的认 可
西北工业大学 动力与能源学院 西安 1 % $ $ 1 !
摘 要 将 智 能 优 化 算 法 与 准 三 维 叶 栅 通 道 计 算 程 序 相 结 合 对某吸附式压气机叶型进行了优化设计 对优化设计前后的流场进行了详细分析 * 优化设计之后叶型总压损失下降 & 静压升提高 $ 优化得到 $< = ;<* 最佳抽吸位置位于分离区上游 优化叶型具有更均匀的负 荷 分 布 并且优化后叶型的性能在全攻角范围内均 得到了提升 * 结果表明 更均匀的负荷分布会提高叶型的性能 减小叶型分离 降低抽吸所需要的能量 * 对于在 尾缘处存在轻微分离的叶型其最优抽吸位置位于分离区上游 * 关 键 词 吸附式压气机 叶型优化 抽吸量 抽吸位置 智能优化 中图分类号 ' ! 2 % = 2 文献标志码 ,