地面重型燃气轮机压气机叶型优化设计

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1、第52卷第1期汽轮机技术’V01．52No．12010年2月TURBINETECHNOLOGYFed．2010地面重型燃气轮机压气机叶型的优化设计王娥，杜鑫，温风波，王松涛(1北京北重汽轮电机有限责任公司，北京100040；2哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：将优化理论引入压气机叶型设计，建立了具有自动优化设计能力的平台。该平台由自主开发的二维叶型生成程序、网格生成软件Gambit、流场计算分析软件CFX以及自主开发的优化模块组成。以某地面重型燃气轮机压气机叶型为优化对象，以总压损失系数为目标函数，流场分析中考虑转捩情况。

2、优化设计之后，叶型气动性能有较明显改善。设计工况下叶型总压损失系数较原型下降了3．63％，非设计工况下的性能也优于原型。关键词：地面重型燃气轮机，压气机叶型；转捩；优化设计平台分类号：TK472文献标识码：A文章编号：1001-5884(2010)01-0009-04OptimizationDesignonGround·-basedHeavy—·dutyGasTurbineCompressorBladesWANGE，DUXin，WENFeng—bo，WANGSong—tao(1BeijingBeizhongSteamTurbineGenerator

3、CompanyLimited，Beijingl00040，China；2HarbinInstituteofTechnology，SchoolofEnergyScienceandEngineering，Harbinl50001，China)Abstract：Adesignsystemhasbeenestablishedwiththeabilityofautomaticoptimizationbyintroducingoptimizationtheorytocompressorbladedesign．Thesystemconsistsofin—hous

4、eprogramfor2Dcompressorbladedesign，Gambitfordgenerating，CFXforflowfieldcomputationandanalysisandin—housecodesforoptimization．Inthispaper，acompressorbladeofaground·basedheavy-dutygasturbinehasbeenoptimizedbythedesignsystemreferredabove．Totalpressurelosscoeficientisconsideredaso

5、bjectfunctionoftheoptimization，andtransitionisespeeiaUyconsideredinflowfieldanalysis．Afteroptimization，aerodynamicperformanceofthebladeisimproved，inthedesignpoint，thetotalpressurelosscoeficientisdecreasedby3．63％．Atof-designcondition，theperformanceisalsomuchbetterthanprototype．

6、Keywords：ground-basedheavy-dutygasturbine；compressorblades；transition；optimizationdesignsystem0前言1优化设计方法及优化体系在轴流式压气机发展之初，叶片主要为NACA一65基于CFD的压气机叶片设计的基本方法有正设计法，反设叶型。这类翼型具有层流区较大，摩擦阻力较小的特点，计法，正反混合设计法。正设计法通常既耗时，又不能提供可直适于在亚音条件下工作，但其跨音性能不理想。DCA(双接利用的设计准则，还需要设计人员有比较丰富的经验；反设圆弧叶型)的研究始于五六

7、十年代并取得了大量的研究计法一般要求设计结果满足给定的某种分布，但所需的压力或成果。与NACA65叶型相对比，DCA的超跨音性能较速度分布的确定往往十分困难，并且得到的叶型可能是一个不合理的叶型。正反混合设计法避免了纯反问题设计时选择叶片好，具有适应范围广的特点。CDA叶型是7O年代发展表面速度分布的盲目性，但对叶型表面速度分布的修改仍然要起来的适用于跨音速和亚音速叶栅的叶型，大量的CDA依赖设计人员的经验J。叶栅实验研究表明：CDA不仅在设计状态下具有较小自动优化设计法要求设计对象的气动性能设计目标达到最的气流总压损失，而且小损失工作范围也相应扩

8、大。目优(如效率、压比等)。与反设计方法相比，优化设计具有更大的前，国外有针对地面重型燃气轮机压气机叶型的优化设灵活性。它