李彬,宋立明,李军,丰镇平

(西安交通大学叶轮机械研究所, 710049, 西安)

长叶片透平级多学科多目标优化设计

李彬,宋立明,李军,丰镇平

(西安交通大学叶轮机械研究所, 710049, 西安)

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。

长叶片;透平级;气动性能;强度;多学科设计优化

汽轮机长叶片透平级的气动性能对机组通流效率影响很大,长叶片透平级动叶的刚度、离心应力和动应力等强度性能对机组安全运行具有重要影响[1],因此设计时必须考虑气动和结构强度的综合性能,这是典型的多学科设计优化问题。

汽轮机长叶片透平级的分析、设计和优化是提高汽轮机通流效率的关键技术之一。Chen等建立了透平叶片气动性能优化设计系统,完成了叶片的……