离心压缩机叶轮的响应面优化设计_实例及讨论

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1、第
卷第
期工程热物理学报



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离心压缩机叶轮的响应面优化设计
实例及讨论席光王晓锋王尚锦,

西安交通大学能动学院陕西西安

摘要本文以某工业离心压缩机中间级叶轮为研究对象,采用响应面方法对其进行优化设计
为减少计算成本,将设计变量适当分组,分别进行叶片形状优化和子午型线优化。结果表明,此方法切实可行,得到的设计结果与原始叶轮相比,性能有较大改进
关键词响应面方法
试验设计
优化设计



中图分类号

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文献标识码
文章编号

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5、能的提高更迫切的要求是要用最少的设,7,、,计试验数目为2十2x7十1每个试验都要进行计成本最短的设计周期设计出高性能的叶轮机械,。一,这就需要我们探讨新的设计方法。将CFD求解、试CFD求解计算量太大如果采用D优化设计完,验设计技术与响应面方法相结合进行叶轮机械的优全二次多项式响应面有36个未知系数因此最少的,化设计是一种很有效的设计方法。相对轴流机械,样本点为36个但一般样本数比未知系数数目应该.。,多20%到50%这时的计算量已经可以接受离心压缩机的研究不多但也有一些研究成果发表[l,2]。在对设计方法的理论

6、以及叶轮的参数化进行详,,表1设计变量分类及设计空间描述细的探讨并给出具体的方法的基础上[sl本文以,变量说明变量表示下限上限某工业离心压缩机中间级叶轮为研究对象进行优。叶片形状设计变量化设计并解决实施中的技术问题轮盘口1处涡分布进斜率凡1.轮盘处涡分布出口斜率K九2152研究对象轮盖处涡分布进口斜率oi1K.本文研究的是离心叶轮为某工业多级离心压缩轮盖处涡分布出口斜率凡216,.,机的中间级叶轮[n]其设计总压比为1424多变子午型线设计变量Bs/DZ0、.轮盖轴向长度242198%。7效率93最终我们确定了离心

7、叶轮优化的口。叶轮出轮盖倾斜角度8,个设计变量并根据经验和试算的结果确定了取值叶片进口倾斜角度8‘:一一:一一收稿日期20031203;修订日期20040314:基金项目国家自然科学基金重点项目资助(No.50136030):,,,,。作者简介席光(1963一)男江苏沛县人教授主要从事叶轮机械内部流动的数值模拟及优化设计工程热物理学报25卷,但是离心叶轮的7个设计变量作用机制各不表3叶片形状优化响应模型的检验,,相同并相互影响要准确把握他们之间的相互关模型AB系需要丰富的设计计算经验。因此本文根据叶轮实CFD1.1

8、5457,,检验样本lRSM1.149931.15218际设计系统的特点将设计变量适当分组分别进..。,误差04023%02073%行叶片形状优化和子午型线优化这样不仅显著.CFD116988减少试验数目,节约了计算成本,而且更容易理解..检验样本2RSM116454116471..设计变量对目标变量的影响。另外,为保证数值稳误差04558%04415%.,