基于目标压力分布的压气机叶型黏性反问题设计方法.pdf

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1、第56卷第4期汽轮机技术Vo1．56No．42014年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2014基于目标压力分布的压气机叶型黏性反问题设计方法张小玉，耿少娟，张宏武(1中国科学院先进能源动力重点实验室(工程热物理研究所)北京100190；2中国科学院大学，北京100190)摘要：以叶型表面压力残差修正和Ⅳ一s方程数值求解为基础，发展了基于目标压力分布的压气机叶型黏性反问题设计方法。该方法不仅适用于吸力面和压力面局部修正的反设计，同时可对包含前缘和尾缘的吸力面和压力面整体叶型进行反设计修正。某CDA动叶叶型的反设计结果显示，该方法基本还原了原始叶型的几何型线和气动性能；对叶型

2、整体反设计，在前缘、尾缘附近得到了相对光滑的压力分布。对所采用的压力残差修正方法，其对透平叶栅和压气机叶栅反设计的有效性和适用性均得到了证实，表明该方法具有良好的通用性。关键词：平面叶栅；黏性反设计；Ⅳ一S方程；压力残差修正分类号：TK472文献标识码：A文章编号：1001-5884(2014)04-0241-05ViscousInverseDesignMethodforCompressorProfileBasedonTargetPressureDistributionZHANGXiao．yu．GENGShao-juan．ZHANGHong．wu(1KeyLaboratoryofAdv

3、ancedEnergyandPower，InstituteofEngineeringThermophysics，ChineseAcademyofSciences，Bering100190；2UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100190)Abstract：BasedonpressureresidualmodificationandnumericalsolutionofN—Sequation，aviscousinversedesignmethodforcompressorprofilebasedontargetpressuredist

4、ributionisdeveloped．Itcanbeusednotonlyfortheinversedesignofpartpressureandpartsuctionsurfaces，butalsofortheinversedesignoffullpressureandfullsuctionsurfacesincludingleadingandtrailingedges．TheinversedesignresultsforaCDAprofileofrotorshowthattheoriginalbladeprofileandpressuredistributioncanbereco

5、veredbythisinversemethod．Andthesmoothpressuredistributioncanbeobtainedfortheinversedesignoffullbladeprofile．Forthepressureresidualmodificationmethodusedinthispaper，itsvalidityandapplicabilityforbothturbineandcompressorcascadesareverified．Keywords：planarcascade；viscousinversemethod；N—Sequation；pr

6、essureresidualmodification方法。该方法以正问题求解为基础结合压力残差修正公式O前言实现叶型反设计，并采用透平叶栅吸力面叶型局部修正验证了其有效性”。本文则将该方法推广应用于压气机平面压气机叶型气动设计主要分为正问题、反问题、以及结叶栅的反问题设计，以代表当代先进压气机设计水平的某合正问题计算与反问题的杂交设计方法，杂交方法通常也可CDA动叶叶型压力分布为目标，首先采用吸力面局部修正验归类于反问题设计。近年来随着计算机技术的发展，正问题证了该方法对压气机叶型的适用性和有效性，并将该方法扩计算结合数值优化算法的优化设计技术不断得到完善”]，减展至压力面局部修正，以

7、及吸力面和压力面同时局部修正；少了对设计者经验的依赖，为设计者节省了大量的时间和精进一步，将该局部修正程序发展到对叶型整体型面的修正，力，但其仍旧无法实现对叶型表面气动参数分布的直接控修正范围覆盖前缘和尾缘区域，修正过程中固定叶型轴向坐制。相比而言，反问题设计方法可根据给定的气动参数分布标最小点及最大点，分别实现了吸力面和压力面单独修正以计算得出对应的叶型。反问题设计方法较少依赖设计者的及同时修正的反设计，验证了该方法对整体叶型进行反设计经验，