【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种叶排气动优化方法，具体涉及一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法。
技术介绍
1、多级工业轴流压缩机是广泛应用于冶金、石化、化工、制药、风洞等领域的动力机械，是很多大型工业生产企业的核心设备之一。
2、现有多级工业轴流压缩机的级数最多达二十二级，其气动优化由于受到级间匹配问题和计算成本两方面的影响，一直是透平机械气动优化中的难点问题。当前工程上常用的多叶排气动优化方法一般采用一维计算程序作为优化中的性能评估系统，其具有优化速度快、计算成本低的优势。然而一维计算程序中的经验模型主要是针对早期叶型和标准叶型，如naca65系列、双圆弧及多圆弧叶型等。而随着高性能透平机械的发展，通过参数化优化或三维反设计等方法得到的现代先进叶型及弯、掠等三维造型技术已被应用于高性能工业轴流压缩机中，因此基于早期经验模型的一维求解器准确度具有较大偏差，求解器的精度不足导致气动优化结果的可信度并不高。
3、整机环境下的单叶排优化是近年来在工程中逐渐应用的一种基于全三维cfd求解器的优化手段。通过将目标函数设定为整台轴流压缩机的性能参数，可全面考虑到待优化叶排优化后对上下游匹配的影响。然而，若所需要优化改进的叶排数不只唯一，这时由于上下游环境的约束，单叶排优化只能获得在整机环境下的局部最优解。只有通过整机环境下的多叶排同时优化才能获得理论上的全局最优。然而，单叶排叶片的参数化造型变量多达几十甚至上百个，使寻优空间异常巨大，而整机环境下的多叶排同时优化其复杂度更高，会带来设计变量数目的成倍增加。由于优化问题
4、由于多叶排同时优化所花费的计算硬件资源和时间成本过于昂贵，必须采取适当的优化方法在发挥多叶排优化的优势同时将优化周期降低至可以承受的范围。目前常见的优化策略均基于优化空间分解法，把多级气动优化中的各优化叶排作为耦合性较弱的独立子变量空间，分别在整机环境下展开单叶排逐次优化，如图1所示。其特点是把若干叶片排的复杂优化任务分解成若干个单叶排优化任务来执行，使得大规模优化变量的复杂优化问题得以简化，每次优化求解的规模得以减小。但该方法本质上为在整机环境下对多个单叶排的逐次优化，优化结果仍未满足上下游叶排匹配约束下的局部最优解，且由于每次优化均在多整机环境下展开，计算耗时仍十分多。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有优化方法不能满足上下游叶排匹配约束下的局部最优解的技术问题，而提供一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
4、步骤1、将第一级动叶纳入优化域，对第一级动叶进行孤立叶片环境下的优化；
5、步骤2、将优化后的第一级动叶纳入优化域，对第一级静叶进行包含第一级动叶的级环境下优化；
6、步骤3、将优化后的第一级动叶和第一级静叶纳入优化域，对第二级动叶进行包含第一级动叶和第一级静叶的级环境下优化；
7、步骤4、将优化后的第一级动叶、第一级静叶和第二级动叶纳入优化域，对第二级静叶进行包含第一级动叶、第一级静叶和第二级动叶的级环境下优化；
8、依此类推，将优化后的第一级动叶、第一级静叶、第二级动叶、第二级静叶、…、第n级动叶纳入优化域，对第n级静叶进行包含第一级动叶、第一级静叶、第二级动叶、第二级静叶、…、第n级动叶的级环境下优化，n≥2，直至完成所有级动叶和静叶的气动优化。
9、进一步地，对纳入优化域的各级动叶和/或静叶采用如下方式进行优化：
10、s1、对纳入优化域的各级动叶和/或静叶进行不同工况下的流场诊断，获取不同工况下的流场诊断信息；
11、s2、根据汇总的不同工况下的流场诊断信息，依次对纳入优化域的各级动叶和/或静叶进行对应优化；
12、s3、判断优化域中优化后各级动叶和/或静叶的气动性能是否达到设计指标，若未达到，则返回s1；若达到设计指标，则完成优化。
13、进一步地，s2中，根据汇总的不同工况下的流场诊断信息，依次选择最适合的目标类型建立对应的优化参数组合群，并根据优化参数组合群生成训练样本数据库，并根据对应的训练样本数据库依次对纳入优化域的各级动叶和/或静叶进行对应优化。
14、进一步地，s2中，优化的目标类型包括匹配优化、叶型优化、积叠线和端弯优化、流道优化、叶片数优化中的一种或多种的组合。
15、进一步地，轴流压缩机为两级轴流压缩机；
16、步骤1、将第一级动叶纳入优化域，对第一级动叶进行孤立叶片环境下的优化；优化目标包括叶型优化、流道优化和叶片数优化；
17、步骤2、将优化后的第一级动叶纳入优化域，对第一级静叶进行包含第一级动叶的级环境下优化；优化目标包括叶型优化、积叠线优化、匹配优化、流道优化和叶片数优化；
18、步骤3、将优化后的第一级动叶和第一级静叶纳入优化域，对第二级动叶进行包含第一级动叶和第一级静叶的级环境下优化；优化目标包括叶型优化、匹配优化、流道优化和叶片数优化；
19、步骤4、将优化后的第一级动叶、第一级静叶和第二级动叶纳入优化域，对第二级静叶进行包含第一级动叶、第一级静叶和第二级动叶的级环境下优化；优化目标包括积叠线优化、流道优化和叶片数优化；完成所有级动叶和静叶的气动优化。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、1、本专利技术由于不对当前优化叶排的出口施加气动或几何约束，因此对后排叶片进行优化的前提是前排叶片已经处于气动最优状态，从前至后的逐叶排优化后最终获得的最优解为全局最优解。
22、2、本专利技术通过对计算域的简化，使得前面级叶排优化时的计算量大为减少，明显缩短优化耗时，提高优化效率。
23、3、本专利技术吸收了多叶排同时优化和整机环境下的单叶排逐次优化的优点，也克服了两者的不足，使之能够更为高效地支持多级工业轴流压缩机的叶片优化设计，具备良好的工程应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于，对纳入优化域的各级动叶和/或静叶采用如下方式进行优化：
3.根据权利要求2所述的一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于：
4.根据权利要求2或3所述的一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于，所述轴流压缩机为两级轴流压缩机；
【技术特征摘要】
1.一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多级工业轴流压缩机的全三维多叶排气动优化方法，其特征在于，对纳入优化域的各级动叶和/或静叶采用如下方式进行优化：
3.根据权利要求2所述的一种多级工业轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，王仪田，王小坤，王冬，任栋，吴广，
申请(专利权)人：西安陕鼓动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。