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申请/专利权人：北京科技大学

摘要：本发明公开了基于FFD的离心叶轮多工况局部构型气动优化方法及装置，涉及离心压气机叶轮的气动设计技术领域。包括：获取离心压气机的叶轮几何构型；将叶轮几何构型输入到构建好的基于自由曲面变形FFD的气动优化模型；基于叶轮几何构型以及基于FFD的气动优化模型，得到离心压气机叶轮的多工况最优局部几何构型。本发明能够有效降低搜索设计空间的盲目性，高效求解绝热效率最大值，实现寻优过程中缩小设计空间、提高优化效率及形性优化控制的多重目的，能够提高离心叶轮多工况的气动综合性能。

主权项：1.一种基于FFD的离心叶轮多工况局部构型气动优化方法，其特征在于，所述方法包括：S1、获取离心压气机的叶轮几何构型；S2、将所述叶轮几何构型输入到构建好的基于自由曲面变形FFD的气动优化模型；S3、基于所述叶轮几何构型以及基于FFD的气动优化模型，得到所述离心压气机叶轮的多工况最优局部几何构型；所述S3中的基于所述叶轮几何构型以及基于FFD的气动优化模型，得到所述离心压气机叶轮的多工况最优局部几何构型包括：S31、基于所述叶轮几何构型，构建叶轮几何构型与空间控制体的映射模型；所述S31中的基于所述叶轮几何构型，构建叶轮几何构型与空间控制体的映射模型包括：基于所述叶轮几何构型以及B样条基函数的FFD方法，构建叶轮几何构型与空间控制网格的映射模型；S32、采用拉丁超立方抽样方法初始化样本数据；所述S32中的采用拉丁超立方抽样方法初始化样本数据包括：S321、分别获取叶轮的多个局部几何区域对叶轮气动性能的影响效果；S322、根据所述影响效果对所述多个局部几何区域进行排序；S323、获取前预设个数的局部几何区域，对所述局部几何区域进行布局设计变量和设计空间，并采用拉丁超立方抽样方法初始化样本数据；S33、基于所述叶轮几何构型与空间控制体的映射模型以及样本数据，得到新的叶轮几何构型；所述S33中的基于所述叶轮几何构型与空间控制体的映射模型以及样本数据，得到新的叶轮几何构型包括：S331、基于所述叶轮几何构型与空间控制体的映射模型以及样本数据，采用蒙特卡略算法求解叶轮几何构型与空间控制体的映射模型的非线性方程组的局部坐标；S332、根据所述局部坐标得到叶轮的表面变化量；S333、根据所述叶轮的表面变化量得到新的叶轮几何构型；S34、基于所述叶轮几何构型生成的网格模板文件，对所述新的叶轮几何构型进行网格划分，得到新的叶轮网格模型；其中，网格主拓扑采用HI，叶尖间隙拓扑采用HO，采用FINETURBO的Autogrid5模块生成.trb文件的网格模板文件；S35、对所述新的叶轮网格模型进行数值计算，得到叶轮的多工况气动性能参数；所述S35中的对所述新的叶轮网格模型进行数值计算，得到叶轮的多工况气动性能参数包括：S351、对所述新的叶轮网格模型进行数值计算，得到离心压气机叶轮的稳态流场；其中，所述数值计算包括利用数值求解器EURANUS计算三维稳态雷诺Reynolds平均纳维-斯托克斯Navier-Stokes方程，得到离心叶轮稳态流场，湍流模型采用一方程模型，时间进行采用四阶显式龙格-库塔Runge-Kutta模型，采用有限体积中心差分格式控制空间离散化过程中的伪数值振荡，利用多重网格、局部时间步长和隐残差加快算法的收敛速度；S352、基于所述稳态流场，得到叶轮的多工况气动性能参数；S36、设定离心压气机叶轮多工况气动优化流程的目标函数和约束条件，并根据所述多工况气动性能参数，利用基于快速非支配排序的进化算法对控制顶点进行寻优，得到FFD控制框架上控制顶点的最优解；其中，所述目标函数包括原始叶轮常用工况的绝热效率以及原始叶轮额定工况点的绝热效率；所述约束条件包括额定工况总压比不低于2.7，常用工况总压比不低于1.7；S37、判断是否达到预设结束条件；若达到，则根据所述最优解得到离心压气机叶轮的多工况最优局部几何构型；若未达到，则更新样本数据，转去执行步骤S33；其中，所述预设结束条件为满足最大迭代次数；所述S37中的更新样本数据的过程包括：S371、对父代样本数据进行二元锦标赛、二进制交叉和多项式变异，得到子代样本数据；S372、基于所述父代样本数据、子代样本数据以及快速非支配排序的进化算法，得到划分后的样本数据；S373、基于所述划分后的样本数据以及空间密度算子模型排序方法，得到更新后的父代样本数据。

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百度查询： 北京科技大学 基于FFD的离心叶轮多工况局部构型气动优化方法及装置