朱能杰，张 方，竺晓程，沈 昕，杜朝辉

(1.上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240；2.上海汽轮机厂有限公司，上海 200240)

透平内二次流以及边界层黏性摩擦作用引起的端部损失占到总损失的30%[1]。对于负载大、展弦比小的高压级透平，端部损失比例可达50%以上[2]。非轴对称端壁设计是一种通过调整端壁结构，从而改变局部流动的设计方法，已被研究者证实可有效控制二次流，降低流动损失[3]，并广泛应用于透平等叶轮机械中[4]。Brennan等[5]系统地总结了非轴对称造型原理，并在TRENT500透平的应用中证实了其可有效提升高压级级效率。Snedden等[6]在设计工况和偏离设计的多个工况下，通过透平实验证实了其改善流动的效果。李军等[7]将该设计思想应用于高负荷透平的结构设计中，分析得出其改进气热性能的作用机理。陆泽帆等[8]研究了考虑动叶轮缘泄漏时，采用非轴对称端壁对于透平冷却与流动的影响。

近年来基于优化算法与数值计算的优化设计方法成为研究者关注的焦点[9]。Praisner等[10]采用基于梯度的优化算法，得到了多种端壁非轴对称方案。高增珣等[11]基于ISIGHT平台设计了一套透平叶栅端壁优化体系。孙皓等[12]基于双控制曲线端壁造型方法建立了一套优化设计方法。唐慧敏等[13]开发了一种以网格变形技术为核心，来对端壁进行模块化自动寻优的优化设计系统。

本课题组自行设计了集成非轴对称端壁造型、数值计算与代理模型的优化系统[14]。刘昊等[15]将其应用于Durham叶栅的设计改进中，结合实验测量与数值模拟计算，分析对比内部流动的结果，证实了优化的有效性。……