90°弯管的三段弯曲式管形优化设计

90°弯曲导管是航空管路系统的常见形式,但是传统一段弯曲方式,在高压高速流体流经时,会产生较大的涡流区,易引发流体噪音和管道结构振动。本文以肘形导管为例,研究了三段弯曲式管形优化设计。首先,根据涡流区和二次流的产生位置,提出三段弯曲方式的两种肘形导管设计方案。然后,以减小弯曲段和出口段涡流平均值为目标,采用线性近似约束优化算法(COBYLA),对三段弯曲肘形导管对应的4个管形参数进行尺寸优化。优化结果表明,三段弯曲方式涡流减少6.29%,截面二次流最大速率降低51.97%,流经弯曲段的压力损失降低12.64%。最后,讨论了管径、压力、流速等因素对优化结果的影响,给出最优管形参数的取值范围。该设计为航空管路的弯管设计和消脉减振提供了技术手段。