[发明专利]一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法

说明书

本发明公开了一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法，具体步骤如下：导入几何结构、通流计算设置、网格划分和通流计算，叶型优化设置；本发明基于TurboTides平台一维中线模块和几何结构模块，其中一维中线模块不仅为几何模块提供几何结构，还为通流计算提供的工况工质、损失系数、阻塞系数；几何模块中几何造型采用参数化造型，几何曲线提供大量的控制点，为叶型优化提供了多角度优化；基于通流结果计算叶片载荷，速度快，计算精度高；优化器包含四种优化算法，用户选择自由度大；并提供了可视化窗口，用户实时观测优化点，在优化结束后，系统自动返回最优解，智能化程度高。

技术领域

本发明涉及透平机械叶型优化技术领域，具体来说是一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法。

背景技术

透平机械作为主要部件广泛应用于各工业领域：航空航海航天系统，水利机械、能源转换装置蒸汽燃气轮机、天然气石油开采中的压缩机膨胀机泵等。透平机械主要通过叶轮转动完成能力转换的，叶轮中叶型对设备强度、使用寿命、能量转换效率等起着至关重要的作用。因此，透平机械中叶型优化设计显得尤为重要。

目前关于叶型优化的方法和软件虽然很多，但仍然存在以下问题：优化参数过于单一；优化速度比较慢、耗时长；叶片的几何造型过于粗糙，优化精度低；优化智能程度不高。基于此，需要研发一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中叶型优化参数过于单一，优化速度慢、优化精度低、智能化程度不足等的缺陷，提供一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、导入几何结构

向TurboTides平台几何结构模块导入几何结构时，可以将第三方软件几何模型直接导入，或由TurboTides平台一维中线设计分析结果，直接一键导入；

二、通流计算设置

对于通流计算的设置，包括工况工质、损失系数、阻塞系数的设置，系统默认值为一维中线设计分析结果中自动获取值，用户也可以自行设置；

三、网格划分和通流计算

根据几何结构模块提供的几何结构，自动划分网格，进行通流计算，根据通流计算结果，进行叶片载荷计算，并返回叶片最大载荷值，若通流计算失败，无法求解叶片载荷，叶片最大载荷值设置为10；

四、叶型优化设置

（1）优化参数设置：优化参数包括：叶根叶顶轮廓线、叶根叶顶叶片角分布曲线、叶根叶顶叶片厚度分布曲线。其中每条轮廓线提供3个控制坐标点，每条叶片角分布曲线提供5个控制点，每条叶片厚度分布曲线提供3个控制点，供用户选择。对选择的控制点需设置优化最大值，优化最小值，优化步长；

（2）优化目标设置：目标值设置为最大的叶片载荷，优化方法设置最小值；

（3）优化器设置：优化器提供了参数研究、网格自适应、有效优化、遗传算法四种优化算法；

同时提供了可视化窗口，实时显示优化动态，当寻找最优解时，系统退出优化返回最优解。

作为优选，上述步骤一中，导入几何结构包括从一维中线设计分析结果导入和第三方软件几何模型导入。

作为优选，上述步骤二中，通流计算设置提供系统自动获取一维设计分析结构，同时提供设置窗口，增加用户自由度。

作为优选，上述步骤三中，叶片载荷分布根据通流计算结果进行计算，并系统自动求解叶片最大载荷。