一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法技术

技术编号:41358365 阅读:33 留言:0更新日期:2024-05-20 10:09
本发明专利技术公开了一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,该方法综合考虑了多个吹风比下气膜孔型的冷却效率,以各吹风比下的面积平均冷却效率围成的无量纲面积最大作为优化目标,以超拉丁立方采样方法进行数值实验采样,基于神经网络‑遗传算法对气膜冷却孔型进行优化设计。得到的孔型可以在五个吹风比下均具有较高的冷却性能,面积平均冷却效率具有明显提升。选用拉丁超立方采样法提升了样本点的代表性,适用于样本数量较少的情况。近似代理模型和遗传优化算法结合的方法实现优化设计,可以减少CFD计算量、缩短优化时间,可以提升优化设计效率。

【技术实现步骤摘要】

【】本专利技术涉及燃气轮机透平叶片冷却,特别涉及一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法


技术介绍

0、
技术介绍

1、燃气轮机具有体积小、质量轻、工作振幅低、功率密度高、启动速度快等优点,在发电领域、船舶动力装置领域等均具有广泛的应用。通过提升透平进口温度,可以有效改善燃气轮机的效率和单机功率。然而,当前的叶片材料发展水平制约了透平进口温度的进一步提高,因此,必须采用有效的冷却技术来降低叶片温度以保证燃气轮机透平叶片的安全运行。

2、气膜冷却是透平叶片冷却的关键技术之一,在提升透平进口温度中发挥着重要的作用。对于气膜冷却而言,冷气由叶片表面的多个离散气膜孔流出,覆盖在叶片表面形成气膜,直接将叶片与高温燃气进行隔离以有效保护叶片。由于气膜冷却所需的冷气从压缩机抽取,牺牲了一部分做功能力,因此,需要将冷气的冷却能力发挥到最大,即寻求尽可能高的气膜冷却效率。研究人员和工程师已经完成了大量工作,主要集中在两方面:

3、1)改变气膜冷却孔型,以圆柱气膜冷却孔为基础,相继发展出扇形气膜孔、跑道型气膜孔等。

4、2本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于它包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于所述步骤3中利用拉丁超立方法对优化设计变量进行采样及数值实验样本库设计的具体过程由以下步骤构成:

3.根据权利要求2所述一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于所述步骤2中的取值范围是指Lm/D=2-4,βfwd=4°-12°,βlat=4°-12°;所述步骤3.1中的矩阵A=[24;412;412;]。

4.根据权利要求1所述一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于所述步骤...

【技术特征摘要】

1.一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于它包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于所述步骤3中利用拉丁超立方法对优化设计变量进行采样及数值实验样本库设计的具体过程由以下步骤构成:

3.根据权利要求2所述一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于所述步骤2中的取值范围是指lm/d=2-4,βfwd=4°-12°,βlat=4°-12°;所述步骤3.1中的矩阵a=[24;412;412;]。

4.根据权利要求1所述一种考虑多吹风比的气膜冷却孔型优化设计方法,其特征在于所述步骤4中的软件unigraphics nx建模是指对气膜冷却孔及整个计算域进行建模;所述软件fluentmeshing网格划分是利用软件ansys fluent的journal脚本文件实现非结构化网格划分;所述0.5-2.5五个吹风比下的计算求解具体是指利用软件ansys fluent的journal脚本文件实现数值计算设置,并调用求解器实现计算求解,所述0.5-2.5五个吹风比分别对应吹风比为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5。

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【专利技术属性】
技术研发人员:张超张海川
申请(专利权)人:天津理工大学
类型:发明
国别省市:

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