基于控制理论方法的跨声速弹性机翼反设计方法研究

结合飞行器在真实飞行条件下受到气动载荷结构发生弹性变形的问题,进行了基于控制理论的跨声速弹性机翼气动反设计方法研究。气动载荷及结构静弹性变形量由气动/结构方程的耦合求解得到。目标函数对设计变量的敏感性信息通过求解相应的共轭方程获得。大展弦比跨声速弹性机翼气动反设计算例结果表明发展的设计方法是成功的,计及静气动弹性变形影响的设计机翼压力分布能够收敛于目标机翼的压力分布。     

超低水头轴流式水轮机反问题设计及水力特性研究

基于准三维的反问题设计方法,设计了可用于低水头可再生能源开发的超低水头轴流式水轮机的导叶和转轮叶片.导叶为等厚叶片,转轮叶片采用空化性能良好的NACA 66(MOD)翼型.设计中根据给定的进出口边环量分布及叶片表面载荷分布,在满足无撞击进口水流条件下,计算、调整叶片剖面翼型的拱度和安放角.为了验证设计方法的有效性,还对该轴流式水轮机进行了全流道的三维定常湍流计算.计算结果表明:流道内水流流动平顺,水力损失小,最高效率可以达到92.16%,且在较宽的水头变幅内,水轮机均具有良好的水力性能.     

航空发动机叶片叶型无损检测气动试验研究

本文用气动检测法,对航空发动机叶片叶型进行无损检测,对发动机基元叶型生成技术、三维叶片优化设计方法,表面气流参数分布准则及气动性能与型面几何形状匹配,数值模拟方式及叶型研究和分析的方法进行测试,验证了方法的有效性,完善了叶片设计方法,创新了叶片叶型检测的理论与实践。     

基于改进型动量BP神经网络算法的风扇叶片性能优化研究

为探索叶片优化设计的新途径,获得具有更高气动性能的各类叶片,使用了一种改进型变学习率动量BP神经网络算法和非均匀有理B样条函数法相结合的方法,对某风扇压气机的第2级转子叶片特别是针对其根部基元级进行了气动优化改型设计;通过对转子叶片和整个风扇压气机优化设计前后气动性能的对比分析,表明该优化设计方法确实可行,能够改善转子叶片以及整个风扇压气机的气动性能,使整机的效率和压比分别增长了0.379 4%以及0.225 4%,达到了优化的目的。     

响应面方法在跨声速翼型气动优化设计中的应用研究

基于响应面方法进行了跨声速翼型的气动优化设计研究。通过采用分次优化、逐步逼近的方法有效地解决了应用响应面方法进行多变量优化设计时拟合精度较低的问题。首先进行了翼型的反设计来验证该方法的可靠性,然后进行了跨声速翼型减阻优化设计。流场控制方程均采用N-S方程。响应面模型采用完全二阶多项式来构造,试验点的选取满足D优化准则。优化设计算例表明:进行分次优化所构造的模型精度满足设计要求,优化结果误差均小于1%;方法实用有效,减阻设计中阻力系数减少了19.34%。     

基于伴随方法的飞翼布局多目标气动优化设计

针对飞翼布局气动设计中的多目标多约束设计问题,开展了基于伴随方法的气动优化设计研究。构建合理的统一目标函数,并根据伴随方法基本原理推导了相应的伴随方程边界条件及梯度求解方程,采用N-S方程和伴随气动优化设计方法,进行了2种不同展弦比飞翼布局的跨声速减阻优化设计,优化结果表明:在满足气动、几何约束的前提下,飞翼布局跨声速激波阻力被很大程度削弱,证明了所发展的方法在飞翼布局多目标多约束气动设计上具有较高的优化效率和良好的优化效果。     

跨音压气机转子多目标气动优化设计

采用基于雷诺平均N-S方程的全三维流场模拟程序和基于多目标遗传算法的数值优化程序,对跨音压气机转子NASA Rotor37进行了优化设计。对所开发的三维N-S方程求解程序进行了实验验证,完善了多目标遗传算法与响应面方法相结合的具有全局寻优能力的优化程序,以总压比和绝热效率最大为设计目标,应用该优化方法对NASA Rotor37进行考虑中弧线和厚度分布的多目标气动优化设计。结果表明:在满足流量约束的条件下,绝热效率提高了0.7%,总压比提高了0.66%,并且优化设计时间大幅减小。     

轴流压气机转子叶片预变形设计方法

压气机叶片在工作状态下受气动力和离心力的综合作用而产生的变形,给出了一种基于弱耦合迭代的叶片预变形设计方法。利用该方法以ANSYS与CFX为平台完成了对跨声速压气机叶片的预变形设计。研究结果表明:本文的预变形方法具有高效与高精度的特点,仅需20步迭代计算,即可获得最大残差小于10~(-5)mm量级的冷态叶型数据。该方法可用于轴流压气机及涡轮叶片的预变形设计,确保工作状态下的叶片实现设计构型。     

基于升力线理论的风力机气动性能分析方法

为了提高风力机气动载荷的三维计算能力与计算稳定性,采用螺旋尾涡升力线模型来研究叶片气动性能参数.通过对附着涡分布、控制点的诱导速度以及迭代法求解算法等问题进行研究和分析,计算了风力机的各项气动性能参数,并建立了基于螺旋尾涡升力线模型的水平轴风力机风轮气动性能数值分析算法.在FORTRAN平台中创建了分析程序,计算了风力机的气动载荷并与传统叶素动量理论进行了对比.结果表明,所开发的数值计算模型具有较高的计算能力与计算稳定性.     

Nonlinear Pre-deformation Method for Compressor Rotor Blade

压气机转子叶片非线性预变形方法

王永亮,李世豪,郑龙凯,康达

（大连海事大学 船舶与海洋工程学院,大连 116026）

中文说明：

本文综合考虑气动力和离心力对叶片变形的作用,基于载荷增量法,对Stage 37的转子叶片进行了预变形设计。在此基础上,考虑叶片变形过程中的载荷及刚度非线性,对预变形叶片在非设计工况下进行叶型重构,分析了非设计工况下不同叶片构型气动性能及结构参数的变化规律。本方法可为压气机非设计工况气动和气动弹性的强迫响应、颤振等问题的分析提供准确的叶片构型,有助于提高高负荷压气机气动及强度特性分析和检验的精度。

关键词：压气机叶片;预变形;叶型重构;流固耦合;叶片变形

子电池;比容量;液氮