基于自由变形型面的轴流涡轮叶片离散伴随优化

作者：康伟; 王彦清; 徐全永; 胡仕林

来源：航空动力学报, 2023, 1-9.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20220943

• 轴流涡轮
• 计算流体力学方法
• 离散伴随优化
• 自由变形型面
• 气动性能

针对涡轮机械单级气动优化问题，发展了基于自由变形型面技术的离散伴随CFD优化方法。对二维涡轮静叶与涡轮单级进行了优化分析，给出了叶型在约束条件下的最优形状。静叶优化得到的叶片前缘半径显著减小，厚度减小。在优化前后总压恢复系数减小了12.44%，而流动出口角约束在-74.66°，改变幅度为0.047%。对涡轮单级优化问题，考虑旋转效应后的动叶弯度提高，总效率提高了0.79%。而流动出口角约束在-70°，改变幅度为0.068%。结果表明所提方法在涡轮级气动性能优化问题上的有效性。与传统的有限差分方法，离散伴随方法对单级优化时间仅为有限差分的3%。

• 单位
  清华大学; 航天学院; 西北工业大学