燃气轮机透平叶片参数化设计及优化

《燃气轮机透平叶片参数化设计及优化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃气轮机透平叶片参数化设计及优化（29页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、机械学前沿主讲：蔡盛宗主讲：蔡盛宗指导老师：傅燕鸣指导老师：傅燕鸣目录n燃气透平的工作原理n燃气透平叶片设计及优化发展n透平叶片参数化表达n透平叶片优化设计n总结n 主文献：透平叶片与汽轮机排汽系统气动优化设计方法研究.陈川，中国科学院研究生院。燃气透平的工作原理n 燃气透平是燃气轮机的主要部件，它的功能是把高温、高压燃气中的能量转变为机械功。燃气透平的工作原理n当高温高压的燃气流过透平静叶（喷嘴）时，使气流加速，相应地燃气的压力和温度却会逐渐下降。在静叶中燃气的部分焓值转化成为动能，当这股具有相当速度的燃气以一定的方向喷射到工作轮上的动叶流道中去时，就会在动叶片上产生周向分力，从而推动工作叶

2、轮连续旋转，并使燃气速度下降，在这个过程中，燃气就把部分能量传递给了工作叶轮，使叶轮在高速旋转中对外界作出机械功。n一列喷管叶栅 + 一列动叶栅 = 汽轮机作功的基本单元（汽轮机级）绝对汽流速度（ 、 ），圆周速度（ 、 ），相对汽流速度（ 、 ），按一定的比例和矢量相加规则绘在一起，就构成了级速度三角形。燃气透平的工作原理1c2c1u2u1w2w燃气透平叶片设计及优化发展n 叶片设计及优化正问题法己知叶栅的几何参数，要求解出流场，求得叶片表面的速度、压力等分布。正问题方法设计叶片，就是利用正问题的计算结果修改几何参数，反复进行正问题计算直到获得满意的气动参数分布为止。反问题法给定叶片表面的压

3、力分布，通过数值方法反求得叶片的几何形状。数值优化设计通常需要在某种叶片参数化表达基础之上，通过流场模拟及优化算法，确定某个参数或某几个参数，以满足给定的气动目标。透平叶片参数化表达控制中弧线各参数的意义如下: 中弧线轴向弦长; 几何入口角，定义为中弧线在前缘点的切线与x轴的夹角; 几何出口角，定义为中弧线在尾缘点的切线与x轴的夹角; 中弧线极大值点轴向位置，定义为前缘点到极大值点的轴向距离凡与轴向弓玄长L的比值。二维叶形透平叶片参数化表达控制厚度分布的各参数意义如下: 前缘厚度，定义为中弧线前缘点圆半径尺与L的比值; 尾缘厚度，定义为中弧线尾缘点圆半径凡与L的比值; 最大厚度，定义为中弧线上

4、最大圆的半径凡与L的比值; 最大厚度位置，定义为前缘点到最大圆圆心的轴向距离瓜与轴向弦长L的比值;二维叶形透平叶片参数化表达中弧线采用三次曲线的造型方法。三次曲线表示为:通过下面的控制方程确定三次曲线的系数: 由以上方程组解得三次曲线的系数为:二维叶形透平叶片参数化表达厚度分布也用三次曲线控制，表示为:通过下面的控制方程确定三次曲线的系数: 二维叶形透平叶片参数化表达点O与点C是中弧线上相邻的两点，圆O与圆C是中弧线上相邻两圆，有其中： (n为中弧线沿轴向划分的份数)。 同理可求得P3和P4。连接P1P3和 P2P4，当n取得足够大时，把所有相 邻两圆切线连接起来就是包络线。 二维叶形透平叶片