一、基于遗传算法和逐次序列二次规划的叶栅基迭优化（论文文献综述）
陈鹏[1]（2021）在《船用燃机低压压气机气动布局方法研究》文中研究说明自航空发动机和燃气轮机重大专项启动实施以来,作为国家制造强国建设战略中重要的组成部分,舰船燃气轮机压气机设计研发以技术难度大、开发周期长的特点一直深受广大学者关注。研究多级轴流压气机气动设计方法与规律对于积累设计经验、降低设计成本、提高设计效率都有重大意义。一维初始设计和S2通流设计是压气机设计体系中的重要环节,其特点是计算快,但对经验模型依赖程度高。为了探究气动布局规律,需要足够数量的计算样本,本文以一维和S2设计与分析为主,以三维CFD计算为辅对船用多级轴流压气机的气动布局方法进行了深入研究。首先,基于前人对S2通流计算经验模型的研究,通过对比分析总结了一套通用性强、灵活度高、适用于船用多级轴流压气机的经验模型,并以此开发了S2正问题计算程序。对不同类型压气机的通流预测结果、实验测量值和三维CFD特性计算结果进行对比,验证了S2正问题程序的可行性。采用缩放技术对S2损失模型进行了修正,提高了预测精度。然后,基于一维设计与分析方法研究了流量系数、载荷系数与反动度的沿级分布方式对设计转速下压比、效率、喘振裕度和扩压因子的综合影响,其中流量系数和载荷系数分布曲线采用三次函数,反动度则为二段式。对于本文研究的8级低压压气机,发现流量系数峰值位置在第6级,载荷系数在第5级或第6级时性能最好,第4级反动度取在0.5～0.52区间内效率较高,并以此提炼了一维设计中各关键设计参数分布曲线的数学模型。通过Smith图的分析手段定性地研究了流量系数、载荷系数和反动度的级间匹配规律,发现反动度和载荷系数的分布形式对设计转速下各级效率的影响较强,且反动度对后面级影响更大。接下来,基于S2反问题与本文开发的S2正问题计算程序,研究了8级低压压气机的S2扭曲规律,发现从首级到末级采用从等反动度到等环量扭曲规律过渡的方式效果较好,并在此基础上对比了不同的叶尖环量及反动度选取方案下的特性曲线,得到了性能较优的扭曲方案。最后,为了进一步寻找多级压气机气动布局的规律和优化方向,开展了基于优化理论的设计方案寻优方法研究工作。根据遗传算法理论开发了寻优程序,通过带局部陷阱的测试函数验证了寻优程序的全局性。将优化方法与HARIKA算法相结合,研究了流量系数、载荷系数和反动度分布方式对全工况性能的影响,以不同的性能指标对各设计参数分布曲线进行了优化,研究表明流量系数分布对低转速工况的喘振裕度影响较大。将遗传算法与贝塞尔参数化造型方法相结合,对末级静叶中间截面叶型进行了优化,得到了最佳的表面载荷布局特征,优化叶型中弧线和厚度分布曲线较初始叶型有较大变化,最大厚度位置前移,低马赫数下不同攻角的总压损失系数均有所下降。将寻优模块与一维分析程序结合,对压气机进口导叶和前三级静叶100%转速到50%转速下转角进行优化,显着提高了低工况稳定工作范围。
鲁业明[2]（2019）在《CAP1400核主泵水力模型核心部件约束性设计方法研究及应用》文中研究表明有着“核岛心脏”之称的核主泵是我国三代压水堆CAP1400核电机组唯一不能国产化的装置。而叶轮和导叶（水力模型核心部件）是核主泵内部最重要的过流部件,其设计的优劣直接决定着核岛的服役寿命。为达到高效率、大扬程、低压力脉动强度等运行指标要求,核主泵叶轮和导叶在结构上呈现流道曲率变化大、叶片三维结构复杂等特点,相关优化体系中的二元叶片设计方法难以表征这种结构的新变化。而在优化设计过程中,约束性设计方法是第一步,在设计体系中起到基础性、决定性作用。因此,基于叶轮机械原理重构新的高效约束性设计方法是优化设计体系研究的重点和难点。高效的约束性设计方法理应能在尽可能少的设计参数下得到结构多变的高性能设计结果。按照设计次序和介质的过流顺序,核主泵叶轮和导叶的设计包括四个基本因素:Ⅰ.流道设计;Ⅱ.叶轮叶片设计:Ⅲ.导叶叶片设计;Ⅳ.特殊结构设计。本文围绕着这四个方面进行了深入的研究,物理建模并结合数学推导构建了核主泵水力模型核心部件的设计方法体系,并以国家科技重大专项CAP1400核主泵水力模型最终方案为对象,进行了对照测试。主要工作内容有:（1）流道约束性设计方面,为解决传统方法中的盘、盖侧型线非同步调整、过渡段不光滑、偏离设计目标等问题,从中轴变换（Medial Axial Transform）理论出发,结合已有的约束条件简化、并得到了一种新型流道约束性设计方法。在新的设计方法中,针对约束条件不封闭的情况,构建了两类使得设计方程组封闭的辅助约束条件,并分别应用粒子群算法和显式表达式实施流道的成型设计。流道设计方法有两方面的应用。首先,基于流道约束性设计新方法开发了一套水泵轴面流道快速成型设计程序,在所开发的设计程序中,以仅有的7组经典叶轮流道为基础,能够快速设计出比转速为30至500区间内的任意叶轮流道结构。其次,基于流道约束性设计新方法提出了一种核主泵高效低轴向载荷改型策略,仅需控制3个变量、15组采样数据,便可实现对核主泵水力模型的高效、低轴向载荷快速改型设计。（2）叶片约束性设计方面,为解决传统方法中设计变量个数多、变量范围不明确、优化预设值依赖设计经验等问题,研究依次确定了叶轮叶片的关键设计变量——速度环量以及导叶叶片的关键设计变量——安装角。文献调研结合经典结构参数信息的统计结果明确了这两个关键设计变量沿流向均呈递增趋势,构建了无量纲化的多源约束性设计方程组,进行了一系列数学简化并得到了用于设计变量高效生成的船帆状限定域。基于叶轮叶片和导叶叶片归一化约束性设计的船帆状限定域和粒子群算法,分别开发了一套叶轮叶片和一套导叶叶片动态伴随寻优设计程序。以国家科技重大专项CAP1400核主泵水力模型中的叶轮叶片、导叶叶片为参考对象,应用所开发的设计程序进行了验证测试:在叶轮叶片设计中,正倾角、零倾角和负倾角三种情况下的设计结果均表明所开发的动态寻优设计程序能够设计出性能优于目标叶轮的新结构;在导叶叶片的设计测试中,优化结果相较于目标结构依次提升了 0.7%和1.8%的效率和扬程特性。证明了叶片约束性设计方法和所开发的叶片动态伴随寻优设计程序的有效性。（3）核主泵水力模型开发流程方面,基于归一化约束性设计的船帆状限定域,探究了叶轮和导叶对核主泵定常、非定常性能的影响程度。在明确了导叶影响要高于叶轮之后,得出水力模型开发过程中“叶轮可独立设计、导叶需适配叶轮和压水室”的设计准则,并实例设计了新的水力模型结构,通过与国家科技重大专项CAP1400核主泵水力模型在性能特性、静压分布、湍动能分布等方面的对比,明确了所开发的模型结构的高性能,实例证明了研究所提的核主泵水力模型开发流程的可行性。（4）特殊结构设计方面,为了适应核主泵整体非完全圆周对称的结构特征,这里构建了一种调整导叶叶片布局的对称式-非均布导叶结构及相应的约束性设计方法。该方法既考虑了导叶叶栅距离又考虑了导叶的装配位置,并能够表征包含常规均布导叶结构在内的多数设计情况。联合应用多目标优化设计方法实施了对称式-非均布导叶结构的优化设计,在获得了最优结构同时,还探究了设计参数对性能的影响规律。数值证明了优化后的新型导叶结构能够有效提升核主泵在0.8～1.2设计流量的性能;并能有效改善泵出口段的非定常压力脉动特性。最后,在国家工业泵质量监督检测中心搭建试验台并对上述关键研究结论进行了系列组合验证试验:定常性能测试、非定常的压力脉动和振动加速测试结果证明了应用研究中所提的约束性设计方法来进行核主泵水力模型核心部件研发的可行性。
李勇,韩非非,张昕喆,彭凯[3]（2020）在《基于遗传算法-序列二次规划的涡扇发动机最低油耗性能寻优控制》文中研究说明航空发动机性能寻优控制可充分挖掘发动机潜力,大幅提升发动机性能。燃油消耗率是发动机的一项重要技术指标,对燃油消耗率进行优化,其经济意义及作战效能十分明显。针对飞机巡航状态下发动机节油特性进行研究,在保证航空发动机推力不变及安全工作（如保证发动机不超温、不超转、不喘振等）的前提下,使燃油消耗率最小。以所建立的双转子混合排气加力式涡扇发动机非线性数学模型为研究对象,提出了一种基于遗传算法-序列二次规划（GA-SQP）混合优化算法,该优化算法充分发挥了遗传算法和序列二次规划算法的优势,同时在一定程度上克服了两者的缺点,利用Matlab对该优化算法进行了仿真分析。在随机选取的10个飞行状态点对航空发动机最低油耗模式性能寻优控制进行研究后发现:基于GA-SQP混合算法的优化控制可平均降低油耗3.61%（采用基于遗传算法的优化控制则为3.68%）,基于GA-SQP混合算法的优化控制的平均耗时为基于遗传算法的优化控制的23.4%。仿真结果表明,基于GA-SQP混合算法的优化控制无需人为设置初始解,不仅能达到与基于遗传算法的优化控制基本相同的优化控制效果,同时还可大幅降低计算量,提高了计算效率。
李永进[4]（2018）在《智能航空发动机性能优化控制技术研究》文中进行了进一步梳理论文围绕智能航空发动机性能优化控制进行了研究,针对其中的关键技术:推进系统一体化模型、机载推进系统自适应模型、稳态性能寻优控制、加速优化控制以及性能恢复控制进行了深入研究。论文的主要贡献及创新点如下:首先,建立并完善了包含进气道与涡扇发动机在内的推进系统一体化模型,该模型能够准确反映进气道和尾喷管内外流特性、风扇和压气机的变导叶特性、涡轮叶尖间隙变化特性。在涡轮叶尖间隙的计算中,由于热传导方程中常用的半无限平面法不符合使用条件,提出了一种通过热传导方程提取外表面微分方程的方法,对衬环、叶片的外表面温度进行预测,提高了计算精度。为验证进气道放气调节的可行性,对进气道放气过程进行了二维流场模拟仿真。通过仿真实验验证了推进系统一体化模型的准确性。其次,开展了机载推进系统自适应模型研究。在机载推进系统稳态模型方面,提出了一种新的相似准则,对基点样本数据进行了更有效压缩,提高了相似换算后的模型输出参数精度;对机载推进系统模型中的简化发动机模型部分,提出一种泰勒展开余项建模修正的方法,将二阶余项加入线性模型展开式中,得出含二阶余项的推进系统矩阵;利用无约束优化算法对推进系统矩阵进行优化,进一步提高了其精度。在机载推进系统动态模型方面,提出一种修正动态系数的平衡流形方法,通过预先构建系数多项式,并在各样本点进行优化,得到全局优化的系数多项式,解决了常规动态系数线性插值精度偏低的问题。在机载自适应模型参数估计方面,提出一种联邦卡尔曼分布式滤波方法,相比传统的集中式卡尔曼滤波方法具有更高的计算效率。再次,进行了稳态性能寻优控制研究。建立最大推力、最小耗油率和最低涡轮前温度三种性能寻优模式;提出了一种人工蜂群优化算法,该方法具备微分进化算法的双种群进化策略、满足柯西分布的随机数以及更灵活的邻域定义,使算法更易跳出局部最优解,最终搜索到最优解,并将其应用于发动机稳态性能寻优控制中。仿真结果表明,该方法能够在发动机满足约束的情况下,相比常规方法能得到更优的性能。然后,开展了加速优化控制研究。以高压转速及涡轮前温度为目标函数,通过罚函数转为无约束加速优化问题,提出一种求解复杂度低、收敛快速的无约束响应面算法,该方法具有实时性高、全局搜索能力强等优点;针对用于加速优化的实时模型建立问题,提出了张量积-单纯形B样条建模方法,具有建模精度高且算法复杂度与样本量无关,仅与B样条系数有关的优点。针对张量积-单纯形B样条模型维数难以进一步增加的难题,提出了最小批量梯度下降法神经网络,该方法能够对发动机大包线、变状态、多变量的大样本数据建模。数字仿真验证了上述方法的有效性。最后,提出了一种全包线推力估计器设计方法:首先对输入参数基于留一法及稀疏编码器进行优选,再基于泰勒原理合理压缩采样样本,最后基于稀疏自动编码器建立推力估计器并进行集成学习,该方法可提高推力估计精度及泛化性能。设计了基于线性自抗扰控制器的内环传统控制器及外环推力控制器。该双环结构充分利用了传统控制本身的优点,外环控制属于慢时间常数环节,对推力估计器实时性要求更低,有助于工程实现。设计了一种性能退化恢复控制律,可以估计出部件性能变化引起的推力性能退化,并能够进行快速有效恢复。仿真验证了所设计方法的可行性。
石丽建[5]（2017）在《轴流泵水力模型优化设计方法及关键技术研究》文中研究指明众所周知,轴流泵叶轮是泵装置最核心也是最重要的过流部件,其设计的好坏直接决定了装置乃至整个泵站的综合效果。随着日益复杂的运行需求,对水泵设计提出了更高的设计要求。目前,国内还没有一种能够将水力设计和结构设计融合在一起的协同设计优化方法,也就无法设计出满足复杂运行条件的优化叶轮。在当前不断强调降低能耗的大背景下,耗材和运行成本是考虑最多的因素。设计过程中考虑降低设计制造成本以及运行成本时,叶轮质量和运行效率这2个指标是最直观的表象指标。除了这2个指标外,设计人员还需要考虑轴流泵性能曲线形状、空化性能和结构强度等指标。一副设计成功的轴流泵叶轮,其结果应该是能够满足这四个指标的最终协调设计方案。本文为了提高轴流泵叶轮的综合性能,系统的对轴流泵叶轮进行多约束、多目标、多工况和多学科（四多）的优化设计研究,开发出能够满足工程实际应用的轴流泵综合性能最优的叶轮,推动国内水泵优化设计理论及方法的发展。在节约能源、降低轴流泵设计和制造成本方面具有重要的学术价值。同时在大型泵站更新改造、水力模型设计比选方面具有实际的工程指导意义和重要的理论价值。本文采用理论分析、数值模拟、数值优化和模型试验相结合的研究手段,对轴流泵优化设计理论方法及应用进行了系统的研究,主要形成以下研究成果:（1）针对叶栅稠密度、翼型安放角、翼型厚度和翼型拱度四个设计参数,通过DOE试验设计的方法对轴流泵设计工况下水力性能进行灵敏度分析。总的来说,翼型安放角对轴流泵的水力性能影响最大,其次是叶栅稠密度,再其次是翼型拱度,对结果影响最小的是翼型厚度。在轴流泵优化设计时,可根据灵敏度分析结果合理进行设计参数的选择与调整。（2）介绍了基于数值模拟的数值优化技术,提出了 DOE分析的因子参数化建模方法,建立了轴流泵叶轮的自动优化设计平台。并在此基础上,实现了设计工况下大尺寸设计参数的自动优化设计。设计工况下,叶片数越多,汽蚀性能越差,效率越低,叶片数对汽蚀性能影响较为显着。叶片数越多,扬程曲线斜率越大,在大流量区域扬程较低,在小流量区域扬程较高。叶片数越多,最高效率值越低,高效区范围往小流量区域偏移;设计工况下,轮毂比越大,效率越高,但汽蚀性能越差,轮毂比对汽蚀性能的影响比较显着。轮毂比越大,扬程性能曲线斜率越大,最大扬程越高,马鞍区扬程范围越大。轮毂比小,高效区范围较宽,并往大流量侧分布;改变翼型冲角,其他设计参数保持不变时,冲角增大,扬程升高,最高效率增大,高效区往大流量偏移。为了使翼型处于更高质量区,建议轮缘侧翼型冲角在0～3°之间,且比转数大的取小值。改变轮毂侧和中间断面翼型冲角时,设计工况下,为了得到较高扬程和较高效率的轴流泵叶轮,可以适当增加中间断面的翼型冲角,同时为了减小叶片扭曲改善非设计工况的水力性能,可以适当减小轮毂侧的翼型冲角。比转数保持一致时,冲角增大,扬程的斜率减小,最高效率值保持相当,高效区范围往大流量偏移且高效区范围变宽。泵站实际工程可根据最高运行扬程和最低运行扬程以及效率曲线的分布情况灵活选择叶轮叶片数量;而轮毂比和冲角则可以根据泵站实际运行水位灵活选取。（3）根据导叶体的作用及设计要求,提出了关于导叶设计优劣的3个性能评价指标。分析了导叶体叶栅稠密度和出口角2个主要设计参数对性能的影响,同时对导叶体进行了自动优化设计研究,最后对导叶体扫掠性能进行了分析研究。设计工况下,叶栅稠密度越大,动能回收系数越大,导叶回收的速度环量越大,出水流道的水力损失越小。在实际工程应用中,为了兼顾设计工况点的水力性能及全工况性能曲线的合理性,导叶出口角取值不宜过小,也不宜过大,可取90°～95°。优化后导叶的水力损失下降了 40 cm;导叶体动能回收系数从41.54%提高到85.74%,优化后的导叶体可以回收更多的速度环量,导叶出口的速度分布均匀度有所提高,可以减小部分出水流道水力损失。设计工况扬程和效率均随着扫掠角度增加先增大后减小,在导叶前掠16°左右,轴流泵的效率出现最大值。在大流量工况下轴流泵水力性能基本没有变化;而在小流量工况下,前掠导叶轴流泵的水力性能明显要优于后掠导叶。（4）提出了多目标优化设计目标函数归一化的权重处理方法,针对泵站各工况运行时间或重要性采用超传递矩阵计算各目标的权重因子。与工程实际结合,将工程中提出的最大扬程、设计扬程、平均扬程和最小扬程概化成基于高效区三个流量工况点优化、最大扬程和最小扬程校核的多工况问题。优化后在设计流量偏小流量时扬程有所减小,偏大流量时扬程稍有提高。设计工况点效率有所提高,大流量工况点效率提高了 7.4%,小流量工况点效率提高了 2.6%。除设计流量外两工况效率均有所提升,效率曲线整体抬高,高效运行范围更宽,优化效果明显。通过试验验证,优化后轴流泵效率较高,高效区范围明显变宽,汽蚀性能有着大幅度的提高。（5）通过优化拉丁方分析方法对轴流泵叶轮80个样本点进行多工况的流固耦合计算,然后对计算结果进行灵敏度分析,再对叶轮水力性能参数和结构性能参数进行近似模型建立,最后针对近似模型采用多目标优化算法进行多学科优化设计。小流量下的最大变形量受轮毂侧最大翼型厚度影响最大,受其他设计变量影响较小。小流量下的最大应力与各设计变量间均呈现先减小后增大的变化趋势,且各设计变量的二阶主效应非常明显。叶片质量的大小与翼型安放角和翼型拱度基本无关,主要受叶栅稠密度和翼型厚度的影响。响应面近似模型的拟合效果要优于其他近似模型。优化后单张叶片质量从0.947kg降低到0.848kg,降幅达到10.47%,而设计工况效率从93.91%提高到94.49%,增幅达到0.61%,优化效果明显。此外,除了最大应力值误差稍大之外,其他响应的近似模型结果与计算结果误差均在0.5%以内,说明近似模型精度较高,分析结果可靠。
高维彤[6]（2017）在《超声速涡轮叶型的优化设计及损失机理研究》文中进行了进一步梳理超声速涡轮作为未来发动机的关键性技术,其气动性能的优劣对于发动机的整机性能具有着重要的影响。而在超声速工况下,传统的渐缩型流道叶型并不适用,其流场内的损失急剧增大,因此发展缩放型流道叶型成为改善超声速涡轮性能的重要途径。本文首先在原有的渐缩流道叶型的基础上进行改型,将其原本的渐缩流道改为缩放流道,使其适应超声速工况（马赫数1.3以上）。对改型前后的叶型进行数值模拟,比较二者的内部流场特性以及损失的变化,找出渐缩叶型不适合超声速工况的原因。通过分析缩放叶栅在高出口马赫数下的流场特性,对各种损失分别进行对比分析并提炼损失模型,发现影响二者损失变化的主要因素是激波损失,并提出了进一步改进的方向。其次,本文以缩放叶栅叶型为基础,通过优化平台对出口马赫数1.3的工况进行优化设计计算,以部分叶型参数为设计参数、能量损失系数为目标参数,采用多岛遗传算法,得到在该工况下总损失最低的叶型数据。通过对优化叶型与原始叶型进行计算及对比,分析其损失降低的主要原因。并对优化叶型进行变工况计算,比较优化叶型与原始叶型在超声速出口马赫数工况下的性能。结果表明,激波之间的掺混使得优化叶型在高出口马赫数下的损失变高了。最后,本文以优化设计后的优化叶型为基础,对叶型进行局部改型,分别在吸力面和压力面靠近尾缘处做了一个凹型设计。通过对不同的改型方案进行计算并与改型前进行对比,分析改型对流场中的各种损失的影响情况并对其原因进行探讨,结果表明压力面改型在超声速工况下可以有效的减弱激波损失,进而减小总损失。本文通过提炼损失模型的方法,对缩放叶型、优化叶型以及局部改型后的叶型流场进行了详细的分析,为今后的流场分析以及如何设计出性能更好、适用于更高出口马赫数工况下的超声速涡轮叶型提供了一定的依据。
宋红超[7]（2017）在《叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究》文中认为精细化设计已成为现今航空叶轮机设计发展趋势,伴随优化系统是实现精细化设计的重要基础工具。鉴于自主发展航空叶轮机CFD及优化技术的重要性,以及面对国内很少自主开发基于非结构网格叶轮机流场求解程序,尚未自主开发多排叶轮机离散型伴随优化系统,以及缺乏自主开发程序而难于支撑叶轮机原创技术开发的现实局面,论文集中开发了包括非结构网格生成、流场数值模拟、离散型伴随场求解、敏感性计算、网格变形、气动外形寻优在内的基于非结构网格的叶轮机气动外形伴随优化系统,并依此对内流通道全三维一体化参数化优化潜力进行了探索和评估研究。具体研究工作如下:一、采用六面体单元转换为四面体单元的切分方法,在叶轮机叶片参数化与快速多块网格生成程序TurboPara&Gen中实现了基于多块结构网格切分的叶轮机非结构网格生成功能,使TurboPara&Gen能够快速生成无粘和粘性流场计算用的拟流面二维网格、三维网格、单排/多排网格、单排单通道/多通道网格,能够处理端区径向间隙、排间间隙、端区倒角/倒圆,并能在O+H型多块结构网格基础上快速生成非结构网格。二、开发了基于非结构网格的叶轮机流场求解程序TurboSim（un）,出于通用性以及后续气弹等应用需求考虑,程序选择任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程,并采用SA湍流模型对RANS方程进行封闭。流动求解采用了基于节点中心有限体积方法,其中空间项采用Roe格式进行离散,时间导数项可选择1-4阶向后差分格式,为加速非定常流动时间精确求解而采用了双时间步法,流场加速技术包括多重网格、局部时间步长等。采用一维无粘激波管、层流平板流动、湍流平板流动、圆柱非定常绕流等四个经典算例对TurboSim（un）实施数值格式正确性、精度等进行了校验;并进一步选择Goldman叶栅、Rotor67跨音转子和Stage35跨音压气机级等三个经典叶轮机算例,对进、出口和周期边界条件施加正确性、非惯性项添加的正确性、跨音流场描述质量、多级叶轮机定常流场模拟能力进行了较全面的验证。三、基于非结构网格推导了网格变形处理方式下的流场伴随方程和网格伴随方程,并建立了以时间推进、GMRES方法进行线性方程迭代为主的离散型伴随场求解程序TurboAdjD;集成非结构网格生成TurboPara&Gen、叶轮机流动求解程序TurboSim（un）、几何参数化、敏感性计算、网格变形、优化算法等模块构建了叶轮机离散型伴随优化系统TurboOpt。针对叶轮机伴随优化,提出了基于子目标函数线性叠加的目标函数,分别给出了流量、总压、总温、熵、效率、压强分布等子目标函数构造;参数化采用了以Hicks-Henne函数作为基函数扰动方法。该离散型伴随优化系统避免了团队前期研究深刻地体验了连续型伴随方法的若干局限如湍流粘性伴随方程难以推导、可用目标函数少等问题。采用简单外流案例ONERA M6机翼,初步验证伴随场计算方法和优化系统流程正确性;并进一步选用Goldman涡轮叶栅、Rotor67跨音转子以及Stage35跨音压气机级为案例,从正问题和反问题模式分别验证伴随优化方法在亚音叶栅、超/跨音单转子以及多排跨音压气机级的优化能力和可靠性。四、面向解决当前叶片曲面极强空间三维性与设计思想、手段仍束缚于二维或准三维的矛盾,指出了叶轮机通道全三维一体化发展趋势,并采用通道全三维一体化参数化结合伴随优化方法对其提升叶轮机性能潜力进行了初步探索和评估研究。通过单边膨胀喷管、Goldman涡轮叶栅以及NACA65压气机叶栅案例研究,指出了整个叶片与端壁构成全三维通道一体化设计的潜力,并为未来叶轮机全三维一体化伴随优化参数化方法提供了进一步研究思路。论文在国内首次开发了基于非结构网格的叶轮机气动外形离散型伴随优化系统,并对叶轮机叶片与端壁未来一体化发展趋势进行了探索,在当前国家大力发展“航空发动机与燃气轮机”两机背景下别具重要。
杨文军[8]（2016）在《航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究》文中进行了进一步梳理叶盘系统作为航空发动机的关键零部件,其工作条件十分复杂,承受着气动力、离心力、热应力、振动等综合作用。叶盘系统故障是航空发动机最常见的故障之一,保证其安全可靠地运行是至关重要的。航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,同时叶片的材料越来越轻薄,这就使得发动机内部气动压强和温度载荷对叶盘结构的影响大大增加,导致叶片的振动问题越来越显着。一旦航空发动机的叶盘系统发生故障,所引起的事故是严重的,甚至是灾难性的。因此,综合考虑气动、温度和叶盘结构的耦合作用,对航空发动机的气动稳定性和结构强度具有重要的意义。目前,航空发动机的设计与研究广泛采用单一物理场叶盘转子模型,分别对叶盘系统的气动、传热、结构强度和振动特性等进行分析。也就是说仅对各物理场进行单学科的离散分析,通过不断地调试和反复设计优化,从而最终达到航空发动机的性能要求。但这样导致研制周期过长、成本过高,还不能准确地模拟航空发动机真实的工作状态。随着现代航空工业的迅猛进步,对飞机的工作性能提出了更高的要求,原有的航空动力技术已不能满足航空发动机设计的需要。故亟需针对现有航空发动机设计上的不足和问题,提出新的设计分析手段,充分考虑气动、传热和结构耦合作用的影响。本文以航空发动机叶盘系统为研究对象,开展了多场耦合动力学特性分析及优化设计研究,其中涉及叶盘系统的结构振动、三维流场特性、耦合界面载荷传递方法、多场耦合动力学和优化设计等方面的内容。主要研究内容和成果如下:1.基于循环对称分析技术,采用群论算法建立了叶片轮盘系统的运动方程,求解了叶盘系统的振动模态。同时对叶盘系统的振动特性进行了实体仿真,分析了叶盘系统的共振特性,讨论了叶片展弦比对叶盘系统振动特性的影响。结果表明:群论算法求解的模态与有限元软件计算的结果吻合良好;叶盘系统的各低阶固有频率远离相应的激振频率,不会发生共振;叶片展弦比λ的增加,降低了叶片的弯曲振动频率,但对叶片扭转振动的影响比较复杂。2.考虑了压气机转静干涉的影响,对航空发动机压气机转子内部的三维流场进行了CFD模拟,分析了转静干涉的作用过程,研究了压气机转子叶片表面的非定常气动载荷分布规律。并讨论了压比、转速及静动叶片数之比对转子叶片表面非定常气动载荷的影响。结果表明:转静干涉使得动叶前缘形成了较主流区速度较低的不均匀流场;动叶表面非定常脉动压强的主导频率为转静干涉频率的倍频;干涉周期T内动叶压力面和吸力面气动载荷的变化规律呈相反趋势。3.针对多场耦合界面载荷的传递问题,引入了 Kriging插值模型,讨论了不同变异函数在耦合界面载荷传递中的精度,并与RSM响应面法的插值结果进行了比较,验证了 Kriging插值法在耦合界面载荷传递中的优越性。编写了气动压强、温度载荷以及结构变形的传递程序,实现了多场耦合界面载荷的传递。结果表明:基于高斯模型的Kriging插值在耦合界面载荷传递中最为准确;且压力面载荷的传递精度要高于吸力面载荷的传递精度;插值前后耦合界面载荷的分布图吻合良好,能够满足多场耦合动力学的计算要求。4.基于Kriging模型的耦合界面载荷传递方法,建立了叶盘系统的多场耦合动力学模型,实现了压气机叶盘系统多物理场之间的耦合迭代求解。同时,集成了压气机叶盘系统多场耦合动力学分析软件,讨论了多场耦合作用下叶盘系统的振动特性。结果表明:对叶片变形、应力水平起主要作用的是离心载荷;气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心载荷引起的弯曲应力;温度载荷降低了叶盘系统的固有频率,增大了叶盘系统振动的可能性。5.利用静频试验、二分法和有限元分析相结合的方法,实现了失谐叶片参数的识别。基于叶盘系统的多物理场耦合分析方法,分别以谐调和失谐叶盘系统为研究对象,讨论了气动载荷对叶盘系统振动特性的影响。结果表明:刚度失谐导致叶盘系统各扇区叶片之间的振动位移和应变能出现明显的差异性;气动载荷使得谐调叶盘系统的振动增大,加剧了失谐叶盘系统振动的不均匀性;气动载荷作用下叶盘系统的最大位移和应力主要位于叶片固有振动频率区域。6.以叶盘系统的多物理场耦合分析方法为基础,根据多学科优化设计理论,开展了压气机叶盘系统的多学科优化设计。选取叶型设计参数和各学科优化目标,基于Isight软件,结合拉丁超立方试验设计,拟合了Kriging近似模型,采用多岛遗传优化算法,对压气机叶盘系统进行了多学科优化设计。结果表明:建立的Kriging近似模型具有较高的精度,可以满足多学科优化设计的要求;经过迭代优化计算,压气机的等熵效率、最高温度、最大应力和变形得到了一定的改善。
方凌[9]（2016）在《叶片的参数化分析与优化设计研究》文中研究指明本文有关全三维压气机叶片参数化分析与优化设计的研究工作主要在以下三个方面展开:1)结合Bezier曲线以及最小二乘曲线拟合方法,对叶轮机械叶片进行了二维以及三维的参数化工作。本文采用Bezier曲线,展开对叶型参数化的研究。通过拟合曲线的误差分析,修改和完善了叶型参数化方法。同时,为了消除参数化时在叶型前缘、尾缘产生尖点的现象,本文引入平行控制点方法,以保证前缘、尾缘的光滑连贯,更加准确地描述叶型的几何特征。通过对几种不同叶型的参数化工作和误差分析,证明本文提出叶片参数化方法的可用性和准确性。2)针对叶轮机械叶片气动优化设计中多参数、非线性、多模态、多目标的特点,采用基于样本设计方法和具有全局寻优能力的遗传算法的组合优化策略,确定了优化方法及过程,建立了三维叶片气动优化设计系统。3)对某轴流压气机动叶叶片进行叶型的三维参数化分析及优化研究,在三维叶片气动优化设计系统中寻找叶片的最优气动设计方案。
韩万龙[10]（2016）在《低速引射式风力涡轮气动设计及优化》文中研究指明21世纪将是一个人类文明飞速发展的世纪,人类对能源的追求将逐渐从传统化石能源转向清洁的安全可靠的绿色能源,以改善和保护人类赖以生存的环境。低速风能具有总储量大、清洁环保、分布广泛的优点,如果能开发一种新型高效环保的风力涡轮利用上述低速风能发电,必将改善人类的能源结构。但低速风能也有能量品位低、能量密度低、湍动度高和利用难度高的缺点,新型涡轮必然要很好的解决上述问题。为此,本文借鉴航空涡扇发动机喷管引射技术,提出采用引射效应、端部扩张效应和涡轮级理论设计一种低速引射式风力涡轮,开展如下几个方面的研究工作:从最大可用能的角度,建立风力涡轮级模型、具有端部扩张效应的涡轮级模型和引射式风力涡轮模型,建立引射式风力涡轮的各位置处的气动参数计算方法。基于此方法,给出风力涡轮级和引射器相互匹配的设计点参数。依托传统涡轮级的一维设计方法和传统风力涡轮的叶素-动量理论,建立针对具有径向焓降变化大、极小径高比特征的风力涡轮级的压力可控涡-叶素组准三维设计方法,结合遗传算法和三维CFD数值仿真技术,实现风力涡轮级叶型准三维优化设计、三维叶型的构建和修正。针对风力涡轮引射器的工作特点,建立具有端部扩张效应的等内涵道扩张比的新型低速风力波瓣引射器的计算方法,给出了基于UG NX软件的三维造型方案。为了选取适用于本文低速引射式风力涡轮流场预测的数值方法,采用与本文研究对象相近雷诺数工作点的低速涡轮环形叶栅静态试验数据和波瓣引射器PIV试验数据做对照,经过多种数值计算方法研究验证,采用ANSYS CFX商业软件及基于RANS方程与sst湍流模型的数值方法,可以准确预测涡轮叶栅内的流动和引射器内外流场的气动和引射性能。采用上述数值方法研究引射式风力涡轮的多工况的功率输出性能,分析设计点的叶栅内部流动、引射器混合管内的混合流动和风力涡轮外流场的气动性能,研究波瓣后侧的流向涡和正交涡的形成、发展及耗散规律,阐述内外涵道流体在混合管内的引射机理,指出在流向涡和正交涡及三个大尺度涡系结构共同产生的引射作用下,外涵道流体泵抽内涵道低能流体,在涡轮转子后侧沿整个叶高方向产生了真空度,提高涡轮内涵道的通流能力和单位质量气体焓降,是此结构风力涡轮高效利用低速风能的根本原因,证明采用涡轮级+风力引射器方案设计低速风力涡轮的合理性。为优化引射器的气动和引射性能,分析同风速不同转速时引射式风力涡轮的出口气流角对风力引射器性能的影响,以及深入探索在引射式涡轮总体设计方案中是否存在涡轮出口气流角与引射器性能的最佳匹配问题,研究引射器内涵道上游预旋角度从0°至30°变化对引射性能和流场气动性能的影响。研究显示,波瓣后的流向和正交涡量的总体水平下降,引射器内涵道总压损失升高;当夹角大于10°,外流场中涡系结构逐渐失稳,风力引射器的气动和引射性能明显下降。上述研究解释引射式风力涡轮的性能优于传统三叶引射式风力涡轮的原因。同时也证明在涡轮级一维和准三维设计中,应尽可能确保涡轮级实际出口气流沿轴向出气。确定几何参数为引射性能的主要影响因素后,提出一种基于波瓣仰角、俯角、轴向长度和宽度四个参数快速设计风力引射器的参数化方法,基于一次回归正交设计、最速上升法、多元非线性回归分析方法和CFD技术,开展风力引射器波瓣结构的优化,使涡轮级的输出功率在原基础上提升6.147.45%,内涵道流量和引射能力提升约2%,实现26m/s低风速来流的风力利用系数在0.7110.776范围。采用多个低风速风场数据计算优化后引射式风力涡轮的年发电量,指出结构优化后的年发电量约为相同转子面积的传统风力涡轮的34倍,对高湍动度流场具有良好的适应性,更加高效、低噪声和环保。
二、基于遗传算法和逐次序列二次规划的叶栅基迭优化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于遗传算法和逐次序列二次规划的叶栅基迭优化（论文提纲范文）
（1）船用燃机低压压气机气动布局方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 轴流压气机气动设计体系发展现状 |
| 1.3 S2通流计算理论发展现状 |
| 1.3.1 流线曲率法应用与发展现状 |
| 1.3.2 S2流面经验模型发展现状 |
| 1.4 轴流压气机气动设计技术研究现状 |
| 1.4.1 轴流压气机气动设计规律研究现状 |
| 1.4.2 轴流压气机气动布局优化发展现状 |
| 1.5 本文主要工作内容 |
| 第2章 气动布局分析方法与程序开发 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于HARIKA算法的特性预测方法 |
| 2.3 流线曲率法基本方程与计算流程 |
| 2.3.1 流线曲率法基本假设 |
| 2.3.2 基本控制方程及求解过程 |
| 2.4 S2正问题分析程序框架 |
| 2.4.1 程序模块与基本功能 |
| 2.4.2 程序计算流程及输入输出参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 S2正问题经验模型及缩放修正方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 S2正问题经验模型 |
| 3.2.1 最小损失攻角模型 |
| 3.2.2 稳定工作范围计算 |
| 3.2.3 落后角模型 |
| 3.2.4 损失模型 |
| 3.2.5 非设计工况损失模型 |
| 3.2.6 阻塞模型 |
| 3.3 S2正问题程序算例验证 |
| 3.3.1 一级半压气机算例 |
| 3.3.2 Rotor67算例 |
| 3.3.3 八级压气机算例 |
| 3.4 基于缩放技术的展向损失分布修正 |
| 3.4.1 缩放修正损失模型方法 |
| 3.4.2 缩放修正方法算例验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于准三维方法的压气机气动布局研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 船用燃机低压压气机平均参数轴向布局规律研究 |
| 4.2.1 流量系数分布规律研究 |
| 4.2.2 载荷系数分布规律研究 |
| 4.2.3 流量系数与载荷系数分布规律相互影响研究 |
| 4.2.4 反动度分布规律研究 |
| 4.2.5 气动布局曲线模型归纳总结 |
| 4.2.6 级环境下气动布局规律分析 |
| 4.3 多级轴流压气机扭曲规律布局方法研究 |
| 4.3.1 S2反设计扭曲方法 |
| 4.3.2 三种扭曲设计方案对比 |
| 4.3.3 居间扭曲规律研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于遗传算法的气动布局优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 遗传算法与程序开发 |
| 5.2.1 遗传算法基本原理与计算过程 |
| 5.2.2 Python实现遗传算法优化功能模块开发 |
| 5.3 平均参数轴向布局优化 |
| 5.3.1 设计转速气动布局优化 |
| 5.3.2 非设计转速气动布局优化及规律研究 |
| 5.4 压气机叶型表面载荷布局优化 |
| 5.4.1 基于贝塞尔曲线的参数化造型方法 |
| 5.4.2 叶型表面载荷布局优化 |
| 5.5 多级压气机可调导叶转角优化 |
| 5.5.1 可调导叶技术扩稳原理 |
| 5.5.2 可调导叶转角优化实例 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）CAP1400核主泵水力模型核心部件约束性设计方法研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 核主泵优化设计研究进展 |
| 1.2.2 过流结构约束性设计方法研究现状 |
| 1.3 目前存在的不足和局限性 |
| 1.4 本文主要的研究内容 |
| 2 模型部件及研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型部件 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.4 叶轮和导叶三维造型方法 |
| 2.5 智能算法 |
| 2.5.1 粒子群算法(PSO) |
| 2.5.2 第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ) |
| 2.5.3 两类算法在研究中的应用 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 新型流道约束性设计方法及应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新型流道约束性设计方法原理 |
| 3.2.1 中轴变换(MAT)理论约束的新变形 |
| 3.2.2 包络圆方程约束 |
| 3.2.3 过水截面方程约束 |
| 3.2.4 两类新的辅助约束及相应的设计流程 |
| 3.3 新型流道约束性设计方法的有效性评估 |
| 3.3.1 经典离心泵流道结构的实例设计验证 |
| 3.3.2 经典斜流泵流道结构的实例设计验证 |
| 3.3.3 经典离心风机流道的实例设计验证 |
| 3.3.4 设计总结 |
| 3.4 流道约束性设计方法在不同比转速泵轮流道归一化设计中的应用 |
| 3.4.1 已有叶轮流道初始设计参数的统计与拟合 |
| 3.4.2 基于经典结构的叶轮流道设计参数拓展 |
| 3.4.3 流道归一化设计程序开发与应用验证 |
| 3.4.4 设计总结 |
| 3.5 流道约束性设计方法在核主泵水力模型高效低轴向载荷改型中的应用 |
| 3.5.1 研究思路 |
| 3.5.2 多目标优化的实施 |
| 3.5.3 设计总结 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 叶轮叶片和导叶叶片新型约束性设计方法及应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶轮叶片新型约束性设计方法原理及应用测试 |
| 4.2.1 叶轮叶片新型约束性设计方法原理 |
| 4.2.2 新型约束性设计方法在核主泵叶轮叶片设计中的设计验证 |
| 4.2.3 设计总结 |
| 4.3 导叶叶片新型约束性设计方法原理及应用测试 |
| 4.3.1 导叶叶片新型约束性设计方法原理 |
| 4.3.2 新型约束性设计方法在核主泵导叶叶片设计中的设计验证 |
| 4.3.3 设计总结 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于叶片约束性设计方法的模型部件开发流程的确定 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 核主泵高压力脉动关键影响因素分析 |
| 5.2.1 研究思路 |
| 5.2.2 基于NSGA-Ⅱ算法和新型约束设计方法的叶轮和导叶叶片优化 |
| 5.2.3 优化结果的内流及压力脉动分析 |
| 5.2.4 设计总结 |
| 5.3 核主泵高性能水力模型适配性开发流程的确定及应用 |
| 5.3.1 实例设计 |
| 5.3.2 设计总结 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 一种核主泵对称式-非均匀分布导叶约束性设计方法及应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 对称式-非均匀分布导叶约束性设计方法原理 |
| 6.2.1 对称式-非均匀分布导叶约束性设计 |
| 6.2.2 对称式-非均匀分布导叶装配位置的调整 |
| 6.3 基于LHS方法和BP Adaboost算法的最优化设计 |
| 6.3.1 BP Adaboost算法的基本原理 |
| 6.3.2 样本数据库的确定 |
| 6.3.3 BP Adaboost算法的可靠性证明 |
| 6.3.4 对称式-非均布导叶最优化结构的获取 |
| 6.3.5 内流分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 关键研究结论的试验验证 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 试验件组合方案 |
| 7.3 测试方法 |
| 7.4 测试结果分析 |
| 7.4.1 性能特性分析 |
| 7.4.2 压力脉动和振动加速度的分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于遗传算法-序列二次规划的涡扇发动机最低油耗性能寻优控制（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 方法 |
| 2.1 GA-SQP混合优化算法 |
| 2.2 航空发动机最低油耗模式寻优控制 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 基于序列二次规划算法的燃油消耗率优化控制 |
| 3.2 基于遗传算法的燃油消耗率优化控制 |
| 3.3 基于GA-SQP混合算法的燃油消耗率优化控制 |
| 3.4 三种优化算法对比研究 |
| 4 结论 |
（4）智能航空发动机性能优化控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 术语缩略词 |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景、意义及必要性 |
| 1.2 航空发动机建模技术 |
| 1.2.1 推进系统一体化模型建模技术 |
| 1.2.2 智能发动机机载自适应模型建模技术 |
| 1.3 智能发动机性能寻优控制技术 |
| 1.4 智能发动机加速优化控制技术 |
| 1.5 智能发动机性能退化恢复控制 |
| 1.6 论文内容安排 |
| 第二章 推进系统一体化模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 推进系统模型一体化建模 |
| 2.2.1 进气道及尾喷管内外流模型 |
| 2.2.2 进气道二维流场模型 |
| 2.2.3 风扇、压气机导叶角可调模型 |
| 2.2.4 燃烧室热惯性模型 |
| 2.2.5 涡轮叶尖间隙计算模型 |
| 2.3 仿真 |
| 2.3.1 进气道放气调节仿真 |
| 2.3.2 可变导叶角调节仿真 |
| 2.3.3 高压涡轮叶尖间隙调节仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 智能航空发动机机载自适应模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于一种新的相似准则及考虑非线性余项的机载推进系统建模 |
| 3.2.1 推进系统相似准则的改进 |
| 3.2.2 简化进气道模型及安装推力的计算 |
| 3.2.3 常规简化发动机模型的建立 |
| 3.2.4 简化发动机模型的改进 |
| 3.2.5 机载推进系统稳态模型的建立 |
| 3.2.6 机载推进系统稳态模型数字仿真 |
| 3.3 基于平衡流形的机载推进系统动态模型建模 |
| 3.4 机载卡尔曼滤波器设计 |
| 3.5 机载自适应模型仿真验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 智能发动机稳态性能寻优控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 发动机性能寻优控制原理及算法 |
| 4.2.1 优化原理 |
| 4.2.2 人工蜂群算法 |
| 4.3 发动机性能寻优控制的数字仿真验证 |
| 4.3.1 最大推力控制模式 |
| 4.3.2 最小油耗模式 |
| 4.3.3 最低涡轮温度控制模式 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 智能发动机加速过程优化控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 发动机加速优化控制原理及算法 |
| 5.2.1 优化原理 |
| 5.2.2 响应面算法 |
| 5.3 基于张量积-单纯形B样条的航空发动机机载动态模型研究 |
| 5.3.1 张量积-单纯形B样条多维算法 |
| 5.3.2 张量积-单纯形B样条仿真验证 |
| 5.4 基于MGD NN的航空发动机机载动态模型研究 |
| 5.4.1 MGD NN神经网络算法 |
| 5.4.2 MGD NN动态模型仿真 |
| 5.5 加速仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 智能发动机性能退化恢复控制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 推力性能退化恢复控制方法 |
| 6.3 LADRC控制器设计 |
| 6.3.1 线性扩展状态观测器(LESO) |
| 6.3.2 误差反馈 |
| 6.4 推力估计器设计 |
| 6.4.1 推力估计器输入参数优选及本体结构 |
| 6.4.2 特征采样数据量的压缩 |
| 6.4.3 推力估计器集成学习 |
| 6.5 数值仿真 |
| 6.5.1 集成推力估计器精度对比验证 |
| 6.5.2 推力退化性能恢复控制验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）轴流泵水力模型优化设计方法及关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符合说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水泵设计方法 |
| 1.2.2 水泵优化方法 |
| 1.2.3 多学科优化设计研究进展 |
| 1.3 拟解决的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 第二章 轴流泵数值模拟和优化方法 |
| 2.1 轴流泵数值模拟方法 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 紊流模型 |
| 2.1.3 边界条件 |
| 2.1.4 网格模型 |
| 2.2 轴流泵数值优化技术 |
| 2.2.1 参数化建模 |
| 2.2.2 用户界面的组成 |
| 2.2.3 优化方法 |
| 2.2.4 自动优化设计平台 |
| 2.2.5 软件集成 |
| 2.3 叶片数对轴流泵性能的影响 |
| 2.3.1 叶轮叶片数对轴流泵水力性能的影响 |
| 2.3.2 导叶叶片数对轴流泵水力性能的影响 |
| 2.4 轮毅比对轴流泵性能的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 轴流泵叶轮的试验设计方法及分析 |
| 3.1 DOE方法简介 |
| 3.2 DOE分析方法 |
| 3.2.1 参数试验 |
| 3.2.2 全因子设计 |
| 3.2.3 部分因子设计 |
| 3.2.4 正交数组 |
| 3.2.5 中心组合法 |
| 3.2.6 拉丁超立方设计 |
| 3.2.7 最优拉丁超立方法 |
| 3.2.8 自定义数据文件 |
| 3.3 轴流泵叶片的DOE设计 |
| 3.3.1 算法的选择 |
| 3.3.2 计算模型 |
| 3.3.3 参数建模及DOE优化流程 |
| 3.4 设计参数灵敏度分析 |
| 3.4.1 DOE设计结果 |
| 3.4.2 叶栅稠密度 |
| 3.4.3 翼型安放角 |
| 3.4.4 翼型拱度 |
| 3.4.5 翼型厚度 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 轴流泵叶轮自动优化设计 |
| 4.1 参数化建模 |
| 4.2 优化流程 |
| 4.3 优化模型 |
| 4.4 优化算法 |
| 4.4.1 梯度优化的优缺点 |
| 4.4.2 梯度优化原理 |
| 4.4.3 约束 |
| 4.5 不同叶片数的轴流泵优化设计 |
| 4.6 不同轮毂比的轴流泵优化设计 |
| 4.7 不同冲角的轴流泵优化设计 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 轴流泵导叶体优化设计 |
| 5.1 导叶主要设计参数对装置水力特性的影响 |
| 5.1.1 导叶的设计 |
| 5.1.2 叶栅稠密度对导叶设计的效果评价 |
| 5.1.3 出口角对导叶设计的效果评价 |
| 5.2 导叶体的自动优化设计 |
| 5.2.1 贝塞尔曲线参数化建模 |
| 5.2.2 微遗传算法及PIAnO优化流程 |
| 5.2.3 优化结果与讨论 |
| 5.3 扫掠导叶对轴流泵水力性能的影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 轴流泵多工况自动优化设计 |
| 6.1 工况分析 |
| 6.2 多目标权重因子的处理 |
| 6.3 轴流泵叶轮的参数化建模 |
| 6.4 轴流泵段的多工况优化设计 |
| 6.4.1 多工况计算模型 |
| 6.4.2 多工况优化模型 |
| 6.4.3 多工况优化流程 |
| 6.5 优化结果与分析 |
| 6.6 小结 |
| 第七章 轴流泵多学科优化设计 |
| 7.1 结构静力学基础 |
| 7.2 耦合场分析的实现方法 |
| 7.3 流固耦合计算分析 |
| 7.3.1 参数模型 |
| 7.3.2 网格及荷载 |
| 7.3.3 实验设计 |
| 7.3.4 计算结果及分析 |
| 7.4 计算结果灵敏度分析 |
| 7.5 近似模型 |
| 7.5.1 响应面(RSM)模型 |
| 7.5.2 神经网络(RBF/EBF)模型 |
| 7.5.3 Chebyshev正交多项式模型 |
| 7.5.4 克里格(Kriging)模型 |
| 7.5.5 近似模型构造 |
| 7.6 优化设计 |
| 7.6.1 优化模型 |
| 7.6.2 优化算法 |
| 7.6.3 优化结果及分析 |
| 7.7 小结 |
| 第八章 轴流泵模型试验研究 |
| 8.1 模型泵样机与安装 |
| 8.2 模型试验测试内容 |
| 8.3 模型试验系统及测试方法 |
| 8.3.1 试验系统 |
| 8.3.2 测试方法 |
| 8.4 模型试验结果 |
| 8.4.1 ZM55模型试验结果 |
| 8.4.2 ZM63模型试验结果 |
| 8.5 与国内外同类模型泵比较 |
| 8.6 数值模拟与模型试验对比 |
| 8.7 多工况优化前后泵段水力性能比较 |
| 8.8 导叶扫掠前后轴流泵水力性能比较 |
| 8.9 小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.1.1 主要成果 |
| 9.1.2 创新点 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的相关科研成果 |
（6）超声速涡轮叶型的优化设计及损失机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 国内外超声速涡轮的研究现状及分析 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 优化设计方法综述 |
| 1.4.1 叶型参数化 |
| 1.4.2 流场求解 |
| 1.4.3 叶轮机械中气动设计优化算法 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 数值计算方法与优化设计平台 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CFX软件简介 |
| 2.3 计算软件可靠性验证 |
| 2.4 网格无关性验证 |
| 2.5 优化设计平台 |
| 2.5.1 iSIGHT软件介绍 |
| 2.5.2 优化思路 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 渐缩叶栅及缩放叶栅气动性能的对比分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型和数值求解 |
| 3.2.1 计算模型的设计 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 数值计算方法 |
| 3.3 总参数的对比及损失分类 |
| 3.4 激波损失的对比分析 |
| 3.5 尾迹损失的对比分析 |
| 3.6 边界层损失的对比分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 缩放叶栅叶型的优化设计及结果分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 优化设计 |
| 4.2.1 本文所用的多岛遗传算法 |
| 4.2.2 设计参数的选取 |
| 4.2.3 目标函数的选取 |
| 4.3 叶型优化结果对比分析 |
| 4.3.1 叶型比较 |
| 4.3.2 目标函数对比分析 |
| 4.4 变工况下的优化结果对比分析 |
| 4.4.1 总参数的对比分析 |
| 4.4.2 激波损失的对比分析 |
| 4.4.3 尾迹损失的对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 叶型局部改型对缩放叶栅性能影响的数值研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 叶型局部改型 |
| 5.3 改型对缩放叶栅性能的影响 |
| 5.3.1 总参数的对比分析 |
| 5.3.2 激波损失的对比分析 |
| 5.3.3 尾迹损失的对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 航空叶轮机技术发展态势 |
| 1.2.1 设计方法体系发展 |
| 1.2.2 设计理念与思路转变 |
| 1.2.3 设计及性能指标提升 |
| 1.2.4 气动热力学疑题与未来发展 |
| 1.3 航空叶轮机CFD发展 |
| 1.3.1 物理模型 |
| 1.3.2 湍流模拟 |
| 1.3.3 数值方法 |
| 1.4 航空叶轮机气动优化发展 |
| 1.4.1 气动优化方法回顾 |
| 1.4.2 伴随优化方法发展 |
| 1.4.3 叶轮机伴随优化发展 |
| 1.5 小结 |
| 1.6 论文工作 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 基于非结构网格的叶轮机流场数值求解方法 |
| 2.1 流动控制方程及其封闭 |
| 2.1.1 任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 无量纲化 |
| 2.2 流动控制方程的空间离散方法 |
| 2.2.1 基于节点的有限体积方法 |
| 2.2.2 对流输运通量构造 |
| 2.2.3 梯度重构 |
| 2.2.4 粘性通量 |
| 2.3 流动控制方程的时间推进方法 |
| 2.3.1 定常流动求解 |
| 2.3.2 非定常流动求解 |
| 2.4 线性方程求解方法 |
| 2.5 初/边值条件 |
| 2.5.1 初始条件 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.6 流场收敛加速技术 |
| 2.6.1 当地时间步长 |
| 2.6.2 多重网格 |
| 2.7 基于多块网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.7.1 多块结构网格生成方法 |
| 2.7.2 基于结构化网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.8 网格生成程序改编及与流动求解程序开发 |
| 2.8.1 开发环境及语言 |
| 2.8.2 参数化与网格生成程序TurboPara&Gen流程 |
| 2.8.3 流动求解程序TurboSim(un)流程 |
| 2.8.4 TurboSim(un)并行方法 |
| 2.9 小结 |
| 第三章 非结构网格流场模拟校验 |
| 第一部分 数值方法基础校验 |
| 3.1 激波管流动 |
| 3.1.1 案例介绍 |
| 3.1.2 计算设置 |
| 3.1.3 结果与分析 |
| 3.2 平板层流流动 |
| 3.2.1 案例介绍 |
| 3.2.2 计算设置 |
| 3.2.3 结果与分析 |
| 3.3 平板湍流流动 |
| 3.3.1 案例介绍 |
| 3.3.2 计算设置 |
| 3.3.3 结果与分析 |
| 3.4 圆柱绕流 |
| 3.4.1 案例介绍 |
| 3.4.2 计算设置 |
| 3.4.3 结果与分析 |
| 第二部分 叶轮机流场计算校验 |
| 3.5 Goldman涡轮叶栅 |
| 3.5.1 案例介绍 |
| 3.5.2 案例设置 |
| 3.5.3 结果与分析 |
| 3.6 NASA Rotor67 |
| 3.6.1 案例介绍 |
| 3.6.2 案例设置 |
| 3.6.3 结果与分析 |
| 3.7 NASA Stage35 |
| 3.7.1 案例介绍 |
| 3.7.2 案例设置 |
| 3.7.3 结果与分析 |
| 3.8 小结 |
| 第四章 叶轮机离散型伴随优化方法 |
| 4.1 伴随方法基础理论 |
| 4.2 离散型伴随场数值求解方法 |
| 4.3 伴随优化方法 |
| 4.3.1 目标函数 |
| 4.3.2 参数化方法 |
| 4.3.3 敏感性计算 |
| 4.3.4 优化方法 |
| 4.3.5 网格变形 |
| 4.4 TurboAdjD程序开发 |
| 4.5 叶轮机伴随优化系统开发 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 叶轮机离散型伴随优化方法验证 |
| 第一部分 外流伴随优化验证 |
| 5.1 外流机翼优化设计 |
| 5.1.1 案例介绍 |
| 5.1.2 计算与优化设置 |
| 5.1.3 优化验证 |
| 5.1.4 结果分析 |
| 第二部分 叶轮机内流伴随优化验证 |
| 5.2 Goldman涡轮叶栅 |
| 5.2.1 案例介绍 |
| 5.2.2 计算与优化设置 |
| 5.2.3 反问题验证 |
| 5.2.4 正问题模式优化 |
| 5.3 NASA Rotor67 |
| 5.3.1 案例介绍 |
| 5.3.2 计算与优化设置 |
| 5.3.2 反问题验证 |
| 5.3.4 正问题模式优化 |
| 5.4 NASA Stage35 |
| 5.4.1 案例介绍 |
| 5.4.2 计算与优化设置 |
| 5.4.3 反问题验证 |
| 5.4.4 正问题模式优化 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 内流通道全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.1 内流通道全三维一体化参数化优化趋势分析 |
| 6.2 单边膨胀喷管全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.2.1 单边膨胀喷管优化设计及其构型发展 |
| 6.2.2 原型设计 |
| 6.2.3 评估方法及设置 |
| 6.2.4 结果分析与潜力评估 |
| 6.3 GOLDMAN环形叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.3.1 评估案例 |
| 6.3.2 评估方法及设置 |
| 6.3.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.4 NACA65叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.4.1 评估案例 |
| 6.4.2 评估方法及设置 |
| 6.4.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.5 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.2.1 叶盘结构振动的研究 |
| 1.2.2 非定常流场的仿真研究 |
| 1.2.3 耦合界面载荷传递方法研究 |
| 1.2.4 多场耦合动力特性的研究 |
| 1.2.5 多学科优化设计的研究 |
| 1.3 课题的研究内容及路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 基于循环对称分析技术的叶盘系统振动特性研究 |
| 2.1 叶片和轮盘质刚阵的建立 |
| 2.1.1 基本扇区的网格划分 |
| 2.1.2 建立单元的质刚阵 |
| 2.1.3 求解整体的质刚阵 |
| 2.2 基于群论算法的模态计算 |
| 2.2.1 叶盘系统的群论算法 |
| 2.2.2 模态求解及结果对比 |
| 2.3 叶盘系统振动特性的实体仿真 |
| 2.3.1 固有频率的求解 |
| 2.3.2 共振特性分析 |
| 2.4 叶片展弦比对振动特性的影响 |
| 2.4.1 叶片结构的设计与建模 |
| 2.4.2 叶片的固有频率分析 |
| 2.4.3 不同展弦比下振动特性的讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 考虑转静干涉效应的压气机三维流场的仿真与模拟 |
| 3.1 计算理论和数值方法 |
| 3.1.1 流场控制方程 |
| 3.1.2 有限体积法 |
| 3.2 模型及边界条件 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.3 压气机的三维流场特性分析 |
| 3.3.1 转静干涉对动叶流场的非定常扰动 |
| 3.3.2 转子叶片表面的非定常气动载荷分布 |
| 3.4 性能参数对转子叶片气动载荷的影响 |
| 3.4.1 压比 |
| 3.4.2 转速 |
| 3.4.3 静动叶片数之比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于Kriging模型的多场耦合界面载荷数据的传递 |
| 4.1 Kriging摸型插值方法 |
| 4.1.1 Kriging模型原理 |
| 4.1.2 最优线性无偏性估计 |
| 4.1.3 典型函数的Kriging模拟 |
| 4.2 Kriging模型载荷传递的精度分析 |
| 4.2.1 Kriging近似模型的误差检验 |
| 4.2.2 不同变异函数下Kriging模型的插值精度 |
| 4.2.3 与响应面RSM法的载荷传递精度对比 |
| 4.3 多物理场耦合界面的载荷传递 |
| 4.3.1 Kriging模型载荷传递的实现过程 |
| 4.3.2 流场气动压强和温度载荷向结构场传递 |
| 4.3.3 结构场叶片的变形向流场的传递 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 叶盘系统的多场耦合振动特性分析与软件集成 |
| 5.1 多长耦合理论与动力学建模 |
| 5.1.1 叶盘系统多物理场耦合理论 |
| 5.1.2 多场耦合的动力学建模 |
| 5.2 多物理场耦合分析流程 |
| 5.2.1 压气机流场的三维CFD仿真 |
| 5.2.2 叶盘系统的热-结构耦合分析 |
| 5.2.3 叶盘系统的热-流-结构耦合分析 |
| 5.2.4 流场网格的更新与迭代计算 |
| 5.3 多物理场耦合分析模块的软件集成 |
| 5.3.1 Matlab GUI软件用户界面设计 |
| 5.3.2 基于Matlab软件的程序集成 |
| 5.3.3 多场耦合振动特性分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 气动载荷作用下叶盘系统的失谐振动特性研究 |
| 6.1 基于静频试验的失谐参数识别 |
| 6.1.1 失谐参数的识别方法 |
| 6.1.2 叶片的静频试验 |
| 6.1.3 失谐参数的识别结果 |
| 6.2 失谐叶盘系统的振动强度分析 |
| 6.2.1 动力学建模及分析流程 |
| 6.2.2 忽略气动载荷的作用 |
| 6.2.3 考虑气动载荷的影响 |
| 6.2.4 结果讨论与分析 |
| 6.3 失谐叶盘系统的准静态振动特性分析 |
| 6.3.1 准静态分析方法 |
| 6.3.2 结果讨论与分析 |
| 6.4 失谐叶盘系统的瞬态振动特性分析 |
| 6.4.1 谐调叶盘系统的振动特性 |
| 6.4.2 失谐叶盘系统的振动特性 |
| 6.4.3 结果讨论与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 基于Isight软件的多物理场耦合分析与优化设计 |
| 7.1 多物理场耦合优化设计概述 |
| 7.1.1 协同优化方法 |
| 7.1.2 多目标优化设计 |
| 7.2 参数化建模和多场耦合模块集成 |
| 7.2.1 叶片和流场的参数化建模 |
| 7.2.2 多物理场耦合模块的集成 |
| 7.3 Kriging近似模型的建立 |
| 7.3.1 拉丁超立方试验设计 |
| 7.3.2 建立Kriging近似模型 |
| 7.4 基于Isight软件的多学科优化设计 |
| 7.4.1 Isight优化设计平台简介 |
| 7.4.2 多岛遗传智能优化算法 |
| 7.4.3 多场耦合优化设计分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 论文工作总结 |
| 8.2 论文的创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文和科研情况 |
| 个人简介 |
（9）叶片的参数化分析与优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 叶片的参数化 |
| 1.2.2 叶轮机械叶栅的气动优化设计 |
| 1.3 本文研究工作与研究意义 |
| 第二章 基于最小二乘的Bezier曲线参数化方法研究 |
| 2.1 Bezier曲线的介绍 |
| 2.1.1 Bezier曲线的数学意义 |
| 2.1.2 Bezier曲线的特性 |
| 2.1.3 最小二乘法的Bezier曲线 |
| 2.1.4 基于最小二乘的Bezier曲线参数化算例 |
| 2.2 本章小结 |
| 第三章 叶片的参数化 |
| 3.1 叶片的参数化方法 |
| 3.2 叶片前缘及尾缘的平行点光滑处理方法 |
| 3.3 算例及分析 |
| 3.3.1 对NACA2424 采用不同阶次下的Bezier曲线参数化及误差分析 |
| 3.3.2 压气机叶型拟合情况: |
| 3.3.3 对Gottingen234 叶型进行Bezier曲线参数化拟合情况: |
| 3.4 压气机动叶片的三维参数化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 三维叶片气动优化设计系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 建立叶片样本数据库 |
| 4.2.1 基于最小二乘Bezier曲线叶片调整方法研究 |
| 4.3 气动优化设计系统 |
| 4.3.1 目标函数 |
| 4.3.2 优化方法及过程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 压气机叶片气动计算与优化设计分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 原始叶片与参数化后所得叶片CFD计算 |
| 5.2.1 CFD数值计算方法 |
| 5.2.2 流场网格划分 |
| 5.2.3 计算条件设置 |
| 5.2.4 叶片气动性能分析 |
| 5.3 样本库,目标函数及优化结果 |
| 5.3.1 建立叶片样本库 |
| 5.3.2 目标函数的选取 |
| 5.3.3 优化设计系统寻优及结果分析 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 本文展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（10）低速引射式风力涡轮气动设计及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究的背景及意义 |
| 1.3 风力涡轮国内外研究现状 |
| 1.3.1 传统风力涡轮研究现状 |
| 1.3.2 新型风力涡轮研究现状 |
| 1.4 涡轮级设计优化研究现状 |
| 1.5 引射器的研究现状 |
| 1.6 本文的研究内容及章节安排 |
| 第2章 低速引射式风力涡轮的设计方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 低速引射式风力涡轮的总体性能计算 |
| 2.2.1 低速引射式风力涡轮总体性能计算的重要假设 |
| 2.2.2 单级风力涡轮模型 |
| 2.2.3 端部扩张的单级风力涡轮模型 |
| 2.2.4 引射式风力涡轮模型 |
| 2.2.5 引射式风力涡轮的气动参数和性能计算 |
| 2.2.6 引射式风力涡轮系统设计参数的选取 |
| 2.3 风力涡轮叶片气动设计方法 |
| 2.3.1 风力涡轮设计要求 |
| 2.3.2 风力涡轮一维总体参数计算方法 |
| 2.3.3 风力涡轮级可控涡-叶素组的准三维设计方法 |
| 2.3.4 风力涡轮叶片参数的选取 |
| 2.4 风力涡轮叶片造型方法 |
| 2.4.1 子午流道形状定义 |
| 2.4.2 径向流面定义 |
| 2.4.3 二维叶型设计 |
| 2.4.4 积叠规律定义 |
| 2.4.5 风力涡轮级的三维修正 |
| 2.5 风力引射器的三维设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 引射式风力涡轮性能预测的数值方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 控制方程 |
| 3.2.2 离散方法 |
| 3.2.3 湍流模型 |
| 3.2.4 Reqg - 转捩模型 |
| 3.3 计算方法可靠性验证 |
| 3.3.1 低速环形涡轮叶栅气动性能实验 |
| 3.3.2 波瓣引射器的PIV实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 低速引射式风力涡轮气动性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 引射式低速风力涡轮的数值计算模型 |
| 4.2.1 几何结构 |
| 4.2.2 数值方法 |
| 4.2.3 边界条件 |
| 4.2.4 计算参数 |
| 4.2.5 网格独立性验证 |
| 4.3 低速工况风力涡轮整体工作性能分析 |
| 4.3.1 低速掺混引射风力涡轮性能分析 |
| 4.3.2 与传统风力涡轮风能利用系数的对比 |
| 4.4 低速工况风力涡轮气动性能分析 |
| 4.4.1 风力涡轮中心平面旋涡结构及形成机理 |
| 4.4.2 涡轮后侧气流掺混流动分析 |
| 4.4.3 波瓣引射器后侧气流掺混流动分析 |
| 4.5 低速工况风力涡轮多工况的引射能力分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 涡轮出气角对风力引射器性能的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 风力引射器的性能参数 |
| 5.3 预旋对波瓣引射器性能影响的数值计算模型 |
| 5.3.1 几何模型 |
| 5.3.2 数值方法 |
| 5.3.3 边界条件 |
| 5.4 网格及网格独立验证 |
| 5.5 不同预旋工况计算结果分析 |
| 5.5.1 预旋对风力引射器内涵道分离流动的影响 |
| 5.5.2 预旋对流向涡和正交涡涡量沿流程的发展的影响 |
| 5.5.3 预旋对外流场旋涡结构的影响 |
| 5.6 与传统风力涡轮+引射器组合结构的风力涡轮比较 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 风力引射器优化及涡轮总体性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 风力引射器优化方案 |
| 6.2.1 优化目标 |
| 6.2.2 优化方法 |
| 6.2.3 优化结果验证 |
| 6.3 风力引射器的参数化设计 |
| 6.4 计算模型及网格 |
| 6.4.1 流体控制方程及边界条件 |
| 6.4.2 计算域几何模型 |
| 6.4.3 网格及网格无关性验证 |
| 6.5 回归设计与分析 |
| 6.5.1 一次回归正交试验及分析 |
| 6.5.2 最速上升法确定最优解区域 |
| 6.5.3 多元非线性回归分析 |
| 6.6 低速风力涡轮引射器基本参数对引射性能的影响 |
| 6.7 设计工况低速引射式风力涡轮的优化结果与原型的比较 |
| 6.7.1 总体性能及结构参数的对比分析 |
| 6.7.2 设计工况流场优化前后对比分析 |
| 6.8 多工况优化后引射式风力涡轮与原型的性能比较 |
| 6.8.1 多工况引射式风力涡轮优化前后气动性能 |
| 6.8.2 多工况引射式风力涡轮优化前后引射性能 |
| 6.9 基于不同地区风速频率评估新型涡轮年发电量 |
| 6.9.1 引射式涡轮的年发电量的计算方法 |
| 6.9.2 引射式风力涡轮的年均发电量计算 |
| 6.9.3 与传统风力涡轮的综合对比 |
| 6.10 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、基于遗传算法和逐次序列二次规划的叶栅基迭优化（论文参考文献）
- [1]船用燃机低压压气机气动布局方法研究[D]. 陈鹏. 哈尔滨工程大学, 2021
- [2]CAP1400核主泵水力模型核心部件约束性设计方法研究及应用[D]. 鲁业明. 大连理工大学, 2019(08)
- [3]基于遗传算法-序列二次规划的涡扇发动机最低油耗性能寻优控制[J]. 李勇,韩非非,张昕喆,彭凯. 推进技术, 2020(07)
- [4]智能航空发动机性能优化控制技术研究[D]. 李永进. 南京航空航天大学, 2018
- [5]轴流泵水力模型优化设计方法及关键技术研究[D]. 石丽建. 扬州大学, 2017(06)
- [6]超声速涡轮叶型的优化设计及损失机理研究[D]. 高维彤. 哈尔滨工业大学, 2017(02)
- [7]叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究[D]. 宋红超. 北京理工大学, 2017(02)
- [8]航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究[D]. 杨文军. 东北大学, 2016(06)
- [9]叶片的参数化分析与优化设计研究[D]. 方凌. 上海交通大学, 2016(03)
- [10]低速引射式风力涡轮气动设计及优化[D]. 韩万龙. 哈尔滨工业大学, 2016(02)