工业汽轮机低压级组叶片型线优化方法

摘要

本发明公开了一种工业汽轮机低压级组叶片型线优化方法，根据叶片几何造型和二维叶栅改型设计参数化以及三维叶栅自动设计参数化方法，对参数化后的叶型进行CFD计算，得到该叶型的流动参数，对流动参数中与叶片级相关的性能参数做统一的处理，以能够综合评价其性能好坏，以流量、出口马赫数作为约束条件，将其叠加到气动性能指标上，作为优化目标，采用实数编码的并行多目标遗传算法来对参数化后的叶型进行寻优，将优化设计方法、叶栅参数化方法和CFD求解方法相结合，研发出高效的低压扭叶片全三维气动自动寻优技术。采用本发明优化设计的叶片型线，使工业气轮机的低压级组具有效率高、运行稳定的特点。

主权项

一种工业汽轮机低压级组叶片型线优化方法，其特征在于：1）将三维叶片型线的优化问题转化为不同叶高截面上的二维型线优化问题：对于给定设计参数的二维叶型，采用中弧线加叶片厚度分布的生成方法，叶型中弧线由3次Bezier函数定义，再由三次样条函数拟合出厚度分布，前尾缘半径由给定的设计参数来决定；对于已知的三维叶型，取不同叶高方向上的二维截面，通过3次Bezier函数分别拟合压力面与吸力面，完成对二维叶型的参数化；2）优化目标以低压级组的综合气动性能最优，评价低压级组气动性能的指标有等熵效率、总压损失、比功率若干项，而流量、叶片出口马赫数等对气动性能也有影响，以流量、叶片出口马赫数作为气动性能的约束条件，将其叠加到气动性能指标上作为综合气动性能指标，选取1个或多个目标作为整体的优化目标；3）采用实数编码的并行多目标遗传算法来对参数化后的叶型进行寻优；4）将叶片参数化方法、CFD求解方法与并行多目标遗传算法相结合，通过编程实现叶片的自动优化。