非轴对称端壁与弯叶片联合造型方法及应用

摘要

新一代的叶轮机械对高负荷、变工况条件下的气动性能提出了更高的要求,其中的关键问题之一是如何有效控制通流部分的二次流并减损少其失.本文采用改进的侧偏余弦函数作为造型基函数,使用Bézier样条曲线控制造型参数沿轴向的变化规律,构造了一套叶栅非轴对称端壁造型系统.并在此基础上,进一步加入对三维叶型积叠规律的控制,将弯叶片造型方法和非轴对称端壁造型系统整合成非轴对称端壁与三维叶片积叠联合造型系统.本文建立的联合造型系统具有设计参数少,物理意义明确的优点.将该造型系统与商业优化软件iSIGHT集成,采用模拟退火算法对某两级透平的第一级静叶进行了气动优化设计,优化目标为气动效率最高.优化后绝热效率增加了约0.43％,流量增加了约2.1％.优化结果表明非轴对称端壁与三维积叠的联合造型方法能够在单一造型方案的基础上进一步提高叶栅的气动效率.