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摘要
本文基于网格节点位置坐标变分技术及流动通量雅克比矩阵,在定涡黏性假设下推导了适用于透平叶栅的连续伴随优化系统,降低了RANS方程下伴随系统的推导难度。针对透平叶栅气动换热优化问题,从质熵流和热熵流的角度定义了熵增目标函数,以综合衡量叶栅的气动和换热性能,其中质熵流对应流动损失,热熵流对应叶片表面换热损失。与定涡黏性假设下的连续伴随系统结合,详细推导了伴随方程及边界条件,建立了气动换热伴随优化系统。选取SST k-ω湍流模型及Gamma-Theta转捩模型进行流场和温度场模拟,配合伴随梯度值,使用最速下降法对无冷却结构的MarkⅡ叶栅和GE-E3静叶进行了气动换热伴随优化分析。优化后总目标函数分别下降了32.95%和8.81%,验证了连续伴随优化系统的有效性。
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