罗常
,
宋立明
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
应用三维叶栅自动设计参数化方法,选择E3约束的条件下进行了自动气动优化设计.优化后,最优叶栅的总压恢复系数比参考叶栅提高了0.8%,流量和出口气流角都在约束范围内.对优化结果的详细气动分析表明,叶栅性能有显著的改善,表明该算法具有良好的优化性能.
关键词:
三维叶栅
,
自动气动优化
,
总压恢复系数
宋英杰
,
聂俊
,
郭振东
,
宋立明
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
结合共轭换热分析方法和基于拉丁超立方采样与Kriging近似模型的蒙特卡罗方法,提出了高温叶片换热性能不确定性量化方法.在量化主流进口总压、总温、湍流强度以及冷气进口总压四个运行参数的不确定性的基础上,对高温叶片Mark-Ⅱ进行了换热性能不确定性量化.分析了不确定性工况参数对叶片最高温度和最大温度梯度两个关键随机输出参数的影响,并通过设定最高温度和最大温度梯度的临界值,进行了可靠性分析.计算结果表明,不确定性参数可导致叶片最高温度增加42.3 K,最大温度梯度增加2.20 K·mm-1;最高温度下和最大温度梯度下的可靠度分别为94.2％和97.0％;主流进口总温不确定性对叶片换热性能和寿命影响最大.
关键词:
不确定性量化
,
共轭换热分析
,
蒙特卡罗模拟
,
拉丁超立方采样
,
Kriging响应面
罗常
,
宋立明
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
提出了基于多目标寻优的叶轮机械叶栅多学科设计优化算法,方法包括:采用并行多目标差分进化算法作为优化求解器来搜寻叶栅多学科设计优化问题的Paxeto解集,采用非均匀B样条方法对叶片型面进行参数化处理,通过求解Reynolds-Avergaed Navier-Stokes方程评估叶片的气动性能,耦合气动计算得到的叶片表面压力,应用有限元分析方法预测叶片的强度性能.为证明本文方法的实用性,选择叶片的等熵效率和叶片应力为目标函数,完成了NASA Rotor 37转子叶栅的多学科设计优化,结果表明本文提出的多学科设计优化算法具有良好的优化性能.
关键词:
叶轮机械叶栅
,
Pareto解集
,
多学科设计优化
,
并行多目标差分进化算法
宋立明
,
李军
,
丰镇平
,
罗常
工程热物理学报
提出了一种多目标差分进化算法(MDE),典型函数试验结果表明该算法具有优秀的多日标寻优能力,满足多目标气动优化设计的要求.耦合并行多目标差分进化算法、三次B样条曲面造型方法和CFD求解技术,提出了新的轴流式叶轮机械叶栅三维多目标气动优化设计方法.选择等熵效率和总压比为目标函数,完成了NASA Rotor37转子叶栅的多目标气动优化设计.优化后叶栅的气动性能明显提高,表明该方法具有良好的优化性能和应用前景.
关键词:
多目标
,
差分进化算法
,
气动优化
,
压气机叶栅
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
陶加银
,
高庆
,
宋立明
,
晏鑫
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
采用基于附加示踪变量法和数值求解三维Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS)和κ-ω SST 紊流模型研究了涡轮轮缘密封的非定常燃气入侵和封严效率.通过与模型实验的轮缘密封封严效率的比较,表明非定常时均结果与实验数据吻合良好,同时验证了基于附加示踪变量法的非定常数值方法模拟轮缘密封封严特性的有效性.分析了轴向和双重轴向轮缘密封的非定常封严特性.研究结果表明:静叶尾迹和动叶前缘附近的压力势场的非定常干涉效应以及盘腔中非定常的压力分布会强化主流燃气入侵.与非定常计算时均结果相比,定常计算会低估轮缘密封的燃气入侵量以及燃气入侵对盘腔流场的影响.双重轴向轮缘密封相比于简单轴向轮缘密封可以显著提高涡轮盘腔的封严效率.
关键词:
涡轮轮缘密封
,
非定常燃气入侵
,
数值模拟
宋英杰
,
余广霖
,
宋立明
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
采用共轭换热分析方法,实现了C3X型高温叶片的流热固耦合分析,计算结果与实验数据的比较验证了数值方法的可靠性.结合自适应多目标差分进化算法、多目标概念的约束处理方法和三维叶栅自动参数化造型方法,自主开发了适用于高温叶片的自动多目标多学科优化设计平台.以C3X型叶片为参考叶片,选择总压恢复系数最大和叶片最高温度最低为目标进行优化设计.优化后获得了21个Pareto解.详细气热分析表明优化设计得到的叶片性能明显优于参考叶片,验证了所建立的高温叶片多学科设计平台的有效性.
关键词:
高温叶片
,
流热固耦合
,
多目标
,
多学科设计优化
段端志
,
肖冰
,
夏斯伟
,
李文杰
,
丁晓阳
,
宋立明
人工晶体学报
采用铜锡钛(Cu-Sn-Ti)合金钎料分别利用两种常规钎焊方法进行金刚石磨粒预钎焊处理试验并制备复合节块.通过静压强度试验测试了预钎焊磨粒的静压强度,通过三点抗弯试验测试了复合节块的强度,并使用扫描电镜、能谱仪、X型射线衍射仪分析预钎焊金刚石磨粒和复合节块断口的微结构.结果表明:真空炉中预钎焊后金刚石磨粒表面形貌较好,Cu-Sn-Ti合金钎料与金刚石在预钎焊过程中发生了界面元素扩散,形成化学结合界面,Cu-Sn-Ti合金钎料对金刚石的热损伤较小;预钎焊金刚石磨粒的体积浓度为10％ ～40％时复合节块抗弯强度达到791MPa以上,高于常规金刚石节块强度;预钎焊金刚石磨粒与金属胎体在烧结过程中发生了界面元素扩散,形成冶金结合,复合节块界面结合强度高.
关键词:
金刚石磨粒
,
铜锡钛合金
,
复合节块
,
抗弯强度
,
微结构
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
宋立明
,
李军
,
丰镇平
工程热物理学报
本文提出了一种自适应差分进化算法(ARDE).通过函数试验,分析比较了该算法、标准遗传算法及差分进化算法的优化性能,证明该算法具有良好的收敛速度和全局寻优能力,满足气动优化设计的要求.耦合该算法与曲面造型方法以及CFD求解技术,本文发展了一种适用于叶轮机械三维气动优化设计的全局自动气动优化算法.利用该算法对小展弦比后加载静叶栅和干式TRT动叶栅进行了气动优化设计,结果表明本文提出的自动气动优化算法具有良好的优化性能和应用前景.
关键词:
ARDE
,
函数试验
,
气动优化
,
三维叶栅
