两级轴流高压涡轮叶片的数值模拟与气动优化
流体动力学
2024-01-05 v1
摘要
燃气涡轮发动机因其高压涡轮 (HPT) 而具有高效和强大的特点。此外，静子叶片塑造并准备高压气体以供动叶高效利用。因此，有必要优化 HPT 第一级和第二级中静子和动叶的几何特征。本研究将第一级和第二级叶片的安装角、进口角和出口角作为设计变量，以多变效率为目标，考察 HPT 性能。利用计算流体动力学 (CFD) 检查涡轮的性能特征。采用实验设计 (DOE) 方法对设计变量的目标函数进行建模。遗传算法 (GA) 对扭矩、功率和多变效率进行优化。优化提供了关于最佳设计原则的宝贵见解。仿真结果表明，安装角、进口角和出口角影响涡轮性能。通过 GA 优化，扭矩、功率和多变效率分别提高了 8.4%、0.69% 和 1.2%。由于这些改进，证明了该优化方法在优化涡轮性能方面的有效性。通过检查推荐的设计点，可以清楚地看出，叶片的安装角、进口角和出口角对性能的影响大于其他因素。
引用
@article{arxiv.2401.02102,
title = {Numerical Simulation and Aerodynamic Optimization of Two-Stage Axial High-Pressure Turbine Blades},
author = {Seyed Ehsan Hosseini and Saeid Jafaripanah and Zoheir Saboohi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.02102},
year = {2024}
}