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航空发动机气动优化设计技术

作者:Simwe    来源:    发布时间:2013-01-29    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

气动优化设计理念

当今的航空发动机已经具有较好的性能,但其气动性能仍有进一步改进和提高的空间,采用基于先进数学理论的优化手段进行优化设计是行之有效的方法。FINE/Design3D已经被认为是针对航空发动机的最先进的三维叶片设计及优化的软件工具。FINE/Design3D作为三维叶片优化设计的领跑者,通过将叶片参数化造型模块AutoBlade与NUMECA的数值模拟分析软件包 FINE/Turbo进行耦合嵌接的软件包为发动机分析和设计的虚拟网络分析提供了非常快速便捷的途径。作为优化平台本身,带有神经网络、遗传算法以及模拟退火算法的全新的智能优化方法,可以实现多目标、多参数优化功能,用户可以自行定义多个优化目标,同时可以保证几何及机械约束。优化流程如图2所示。
 

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AutoBlade是通用的压气机和涡轮叶片及通道几何造型工具。几何定义参数通用(压力面/ 吸力面型线或者中弧线/叶片厚度等)并且高度灵活(切向及子午倾斜及掠置等独立控制,多种叶片的三维积叠方式,多分流叶片、圆弧型或多种切割断面形式的进出口边类型等)。嵌接二维及三维的喉部面积及位置计算、转动惯量计算、重心位置、叶片型线曲率以及厚度分布等计算功能。

AutoBlade作为专业的叶片参数化造型工具,包含以下功能。

(1)轴流、离心压气机、涡轮及风扇等机械的参数化几何模板;

(2)多种端壁型线类型,如B 样条曲线、贝塞尔曲线、直线- 贝塞尔曲线- 直线组合线、直线- 样条曲线- 直线组合线、自定义线型等;

(3)多种流面构造类型,如分别针对轴流或径流的平面、圆柱面、圆锥面、轮毂与轮盖线性插值;

(4)叶片多种积叠规律,如前缘点、重心、最大厚度点、叶型喉口线的中点、尾缘点、中弧线或弦线任意位置的积叠;

(5)多种叶片子午位置定义的前尾缘曲线类型,如直线,可调整控制点数的贝塞尔曲线,可调整控制点数的B条曲线;

(6)多种叶轮周向位置定义的积叠线类型,如直线、Bezier曲线和直线的组合线、简单Bezier曲线、可调整控制点数的贝塞尔曲线、可调整控制点数的B样条曲线。

AutoBlade凭借专业的造型功能和流程为发动机研发设计人员提供了便捷的设计思路和设计途径。

设计完成的模型,AutoBlade还可对其进行几何特征分析,包括端壁型线角度变化、端壁型线曲率变化、厚度分布、中弧线角度变化、中弧线曲率变化、压力面与吸力面角度变化、压力面与吸力面曲率变化以及通道宽度变化等,为设计者对模型的分析和校核提供了便利条件。

 
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