風(fēng)扇葉片氣動(dòng)性能優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、高效率一直是多級(jí)軸流風(fēng)扇所追求的目標(biāo)，對(duì)于高負(fù)荷跨音風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，由于葉尖進(jìn)口馬赫數(shù)高，激波強(qiáng)度大，設(shè)計(jì)難度大，采用自動(dòng)優(yōu)化的方法能夠大大減小對(duì)設(shè)計(jì)者專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的依賴，對(duì)于多級(jí)風(fēng)扇，網(wǎng)格量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，由于遺傳算法將產(chǎn)生若干個(gè)個(gè)體，都將進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，將大大增加優(yōu)化所耗時(shí)間。本文探索考慮相鄰葉片排影響的單排葉片優(yōu)化方法、兼顧級(jí)環(huán)境匹配特性，提高現(xiàn)有兩級(jí)風(fēng)扇效率；本文研究另一主要內(nèi)容就是參照該兩級(jí)風(fēng)扇第一級(jí)轉(zhuǎn)子性能指標(biāo)，自行進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)，

2、以驗(yàn)證設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)并進(jìn)一步提高該轉(zhuǎn)子性能。
　　本文首先對(duì)現(xiàn)有兩級(jí)風(fēng)扇進(jìn)行了全流場(chǎng)特性計(jì)算，并探索了三種邊界條件設(shè)置方案單轉(zhuǎn)子流場(chǎng)計(jì)算方法。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)流場(chǎng)計(jì)算得知，方案三與兩級(jí)環(huán)境下單轉(zhuǎn)子性能最為接近，并通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)葉片通道內(nèi)流場(chǎng)對(duì)比，兩者基本吻合。然后運(yùn)用課題組現(xiàn)有的基于并行遺傳算法的三維葉片優(yōu)化軟件，采用方案三對(duì)該轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維優(yōu)化，優(yōu)化目標(biāo)為保證流量和壓比不變，提高其效率。優(yōu)化后的單轉(zhuǎn)子葉片在設(shè)計(jì)點(diǎn)效率提升近一個(gè)百分點(diǎn)，最后

3、將優(yōu)化后的轉(zhuǎn)子葉片放入兩級(jí)環(huán)境中計(jì)算得知，結(jié)果表明：與原始兩級(jí)風(fēng)扇相比，采用優(yōu)化轉(zhuǎn)子的兩級(jí)風(fēng)扇在設(shè)計(jì)點(diǎn)效率也提高0.5個(gè)百分點(diǎn)以上，裕度近于相同，達(dá)到了預(yù)期的效果。
　　參照上述轉(zhuǎn)子性能指標(biāo)，對(duì)該跨音風(fēng)扇轉(zhuǎn)子進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，包括初始葉片設(shè)計(jì)和三維葉片優(yōu)化。采用課題組現(xiàn)有的設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行通流設(shè)計(jì)，并分別設(shè)計(jì)出10％、50%、90%葉高的二維葉型。由于高跨音風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片葉尖處進(jìn)口馬赫數(shù)高，運(yùn)用超音葉型設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出兩個(gè)90%葉高葉型，