厉海涛
,
宋立明
,
李颖晨
,
丰镇平
工程热物理学报
基于控制理论的气动优化方法的计算量与设计变量无关,可快速精确地完成控制变量的灵敏度分析.本文以出口熵增最小为目标函数,详细推导了二维 N-S 方程伴随系统的偏微分方程组及其相应的边界条件和敏感性导数的表达式.以拟牛顿算法为优化求解器,利用 CFD 方法求解流动变量,采用时间推进方法求解伴随方程,建立了基于黏性伴随方法和 N-S 方程的二维叶栅气动优化设计算法.
关键词:
气动优化
,
控制理论
,
黏性伴随方程
,
熵增
厉海涛
,
宋立明
,
丰镇平
工程热物理学报
本文应用控制理论,基于网格节点位置坐标直接变分法建立了N-S方程的伴随系统.以叶栅通道内熵增最小为目标函数,并以流量为约束条件,详细推导了具有约束条件的二维N-S方程伴随系统的偏微分方程组及其相应的边界条件和敏感性导数的表达式.建立了基于黏性连续伴随方程和N-S方程的二维叶栅气动优化设计系统,并成功地应用于某一跨音速叶栅的优化设计.对计算结果的分析表明,该方法能够适用于透平叶栅气动优化设计.
关键词:
气动优化
,
控制理论
,
黏性连续伴随方程
,
熵增
,
约束
张朝磊
,
厉海涛
,
丰镇平
工程热物理学报
本文研究并给出了基于离散伴随理论和自动微分技术构建离散伴随系统的方法、伴随系统的求解策略以及基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计流程，建立了相应的优化设计系统。利用该优化系统在无黏环境下，以叶栅通道进出口的熵增率为目标函数、以叶栅通道内的质量流量为约束，对某二维跨音速透平叶栅进行了气动优化设计。与优化前相比，优化后透平叶栅进出口熵增率减少8．82％，质量流量变化幅度小于0．003％。优化结果表明，本文提出的优化系统能够有效改善透平叶栅的气动优化性能，验证了本文提出的基于离散伴随方法的透平叶栅气动优化设计方法的正确性与有效性。
关键词:
离散伴随方法
,
自动微分
,
叶栅
,
气动优化
,
敏感度
