基于粘性伴随方法的涡轮叶片二次流损失优化设计

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1、第2卷第1期2011年2月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．2No．1Feb．2011文章编号：1674—8190(2011)01—027—10基于粘性伴随方法的涡轮叶片二次流损失优化设计刘锋1’2，罗佳奇1，蔡晋生1(1．西北工业大学航空学院，西安710072)(2．美国加州大学Irvine分校机械与航空工程系，CA92697—3975)摘要：在航空涡轮叶片设计中，减少流动损失对改善涡轮叶片性能具有十分重要的意义。本文介绍了一种连续伴随方法在涡轮叶片优化设计中的应用，通过对某低展弦比涡轮叶片的根壁外形

2、进行优化来减少二次流损失。首先通过改变叶高方向的安装角分布使得气流出口偏转角逼近目标分布，以此验证粘性伴随方法的精确性和有效性。其次。在优化二次流损失时。设计目标选取为叶片通道出口的熵增，同时满足出口流动偏转角约束。最后，分析讨论了叶片根壁外形变化对减小二次流损失及二次动能的影响。结果表明：该优化设计能有效地减dx-"次动能，从而提高叶片的效率。关键词：涡轮叶片；优化设计；伴随方法；二次流中图分类号：V211．6；TK262文献标识码：AOptimizationDesignofaTurbineBladetoReduceSecondaryFlowLossUsingaVisco

3、usAdjointMethodLiuFen91“，LuoJiaqil，CaiJinshen91(1．SchoolofAeronautics。NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’an710072，China)(2．DepartmentofMechanicalandAerospaceEngineeringUniversityofCalifornia，Irvine，CA92697—3975．UnitedStates)Abstract：Reduetionofflowlossinturbo-machineryissignificantfori

4、mprovingtheperformanceofturbinebladesindesignofaviationturbineblade．Inthispaper，theapplicationofacontinuousviscousadjointequationmethodtotheaerodynamicdesignoptimizationofalowaspect-ratioturbinebladetOreducethesecondaryflowlossthroughendwallprofilescontouringispresented．Firstly。aninversede

5、signcaseisperformedtoachieveagivenflowturningdistributionattheoutletthroughre-staggeringthebladealongSpaflD．，throughwhichtheefficiencyandthefeasibilityoftheviscousacljointmethodareverified．Then。inthedesignofsecondaryflowlossreduction，entropyproductionattheoutletofthebladepassageisselecteda

6、sthedesignobjectivewithaconstrainttokeeptheflowturning．Finally，theeffectsonthereductionofsecondaryflowlossandsecondarykineticenergyduetOendwallprofilescontouringarepresentedandanalyzed．Theresultsdemonstratethattheoptimizationdesignpresentedinthispapercaneffectivelyreducethesecond—arykineti

7、cenergyandconsequentlyincreasestheefficiencyoftheturbineblade．．Keywords：turbineblade；optimizationdesign；adjointmethod；secondaryflow0引言相对于外部流动，涡轮机械流动分析更为复收稿日期：201卜01—12；修回日期：2011．02—14基金项目：瑞士AlstomPower公司项目通信作者：罗佳奇，luodi_12229@mail．nwpu．edu．cn杂。叶片通道(BladePassag