吸附式压气机叶型优化设计

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1、第38卷第6期航空发动机V0l_38No．62012年12月AeroengineDec．2012吸附式压气机叶型优化设计刘波，李俊(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：将微分进化算法和流场数值模拟技术相结合，建立了l套吸附式压气机叶型智能优化系统。此系统可以对进口亚声、超声的吸附式压气机叶型进行优化。通过准3维叶栅通道计算程序一MISES进行流场数值模拟，评估叶型气动性能。选取吸附式叶型最重要的2个变量，吸气量和吸气位置作为优化参数，以叶型的损失系数作为优化目标，自动寻优找到该叶型的最佳吸气量和对应的吸气位置。数值计算结果表明：优化后的吸附式叶型的气动性能有

2、了明显的提高。关键词：吸附式压气机：叶型优化；吸气量；吸气位置；智能优化刘波(1960)，男，教授，博士生导师，研OptimizationforAspiratedCompressorAirfoil究方向为叶轮机气动热力学。LIUBo，LIJun基金项目：国家自然科学基金(SchoolofPowerandEnergy,Northw。semP。lY。h“ia1u“iV。itV,Xi'an710072,China)(50976093)资助Abstract：Anintelligentoptimizationsystemforaspiratedcompressorairfoilswa

3、s收稿日期：2012—09—14developed，whichcombineddifferentialevolutionalgorithmandnumericalsimulationmethodofflowfield．Theinletsubsonicandsupersonicaspiratedcompressorairfoilswereoptimizedbythesystem．Theflowfieldwassimulatedbyquasi—threedimensionalcascadecalculationprogramme—MISESandtheaerodynamicpe

4、rformancewasevaluated．Themostimportantsuctionairflowrateandthesuctionlocationwereregardedasoptimizationparameters．Theprofilelosscoeficientwereregardedasoptimizationgoa1．Thebestsuctionlocationandsuctionairflowrateforaspiratedcompressorprofileswereautomaticallysearched．Thenumericalcalculatio

5、nresultsshowthattheaerodynamicperformanceoftheoptimizedaspiratedcompressorprofilesareobviouslyimproved．Keywords：aspiratedcompressor；airfoilsoptimization；suctionairflowrate；suctionlocation；intelligentoptimization果来看，吸附式压气机的可行性和应用前景已经得到O引言了国内外研究者的认可，相关研究正朝着更广泛、更现代航空发动机的压气机必须满足新的设计需深入的方向发展，尤其

6、是最佳的吸气量和吸气位置是求：高压比、低级数、高效率。压气机级数的减少会造目前研究的热点。Merchant认为吸气量以及吸气位成每级负荷的增加；附面层在高逆压梯度下更易发置的选择对于吸附式压气机叶型的设计具有重要的生气流分离现象，造成发动机损失的增加以及性能的意义，而且Merchant和Schuler进行试验之前对吸气下降。许多学者近期做了大量的工作，研究高负荷条件量和吸气位置在准3维设计阶段均进行了优化⋯。下的流动控制技术，抑制附面层在高负荷下的分离；而国内很多学者也对这个问题进行过研究，张华良、兰附面层抽吸技术是目前实现目标的最有效方法[5-61。发祥等人都对最佳吸气量

7、和吸气位置进行过研究，进Merchant和Schuler分别设计并验证了具有较高性能行了大量的工作，得到了一些如何找寻最佳吸气量和和负荷的采用附面层抽吸的压气机级，前者叶尖速度吸气位置的方法和经，验【。然而，这种人为的手动的为457m／s时压比为3-4，动叶和级效率分别为93％进行多工况的寻找，既浪费时间，又不一定能精准的和86％；后者叶尖切向马赫数为O．7时压比为1．6，动找到最佳的吸气方案。叶和级效率分别为96％和90％F91。从目前的研究结本文建立1种将计算机优化算法和流场数值模拟2航空发动机第38卷技术相结