Например, Бобцов

Одношаговый метод оптимизации колеса компрессора микротурбины

Аннотация:

Предмет исследования. В работе исследована проблема ускорения проектирования оптимальных турбомашин. Для ее решения предложено применение методов математической оптимизации на начальном этапе проектирования. Цель исследования состояла в разработке и тестировании одношагового алгоритма проектирования оптимального колеса компрессора. Применение алгоритма дает решающее преимущество в сравнении с традиционным итерационным методом проектирования турбомашин. Задача проектирования турбомашины является многопараметрической и междисциплинарной, с различными требованиями, которые зачастую друг другу противоречат, вследствие этого может быть использовано сразу несколько критериев оптимальности одновременно. Метод. Традиционный метод заключается в проведении одномерного теплового и газодинамического расчетов и последующей доводки геометрии колеса при помощи численных расчетов путем варьирования лопаточного угла и высоты проточной части на выходе из колеса. Одношаговая глобальная оптимизация проводится с применением алгоритма роя частиц по одиннадцати варьируемым параметрам. Целевой функцией является полный термодинамический коэффициент полезного действия. Выполнено сравнение результатов расчета геометрии колеса центробежного компрессора традиционным последовательным методом и вновь разработанным методом глобальной оптимизации. Колесо компрессора имеет внешний диаметр 200 мм, диаметр втулки — 52 мм, частота вращения — 60 000 об/мин, требуемая степень сжатия — 3,7. В традиционном методе оптимизации варьируют лопаточные углы и толщину профиля в трех или четырех сечениях лопатки. Новизна разработанного одношагового алгоритма состоит в оптимизации изначально трехмерной формы всей проточной части лопаточной машины. Основные результаты. Тестирование алгоритма показало, что одношаговый метод глобальной оптимизации обеспечивает выигрыш в коэффициенте полезного действия примерно на 2 %. В сравнении с традиционным итерационным методом оптимизации затраты времени снижены в 6–18 раз. Практическая значимость. Предложенный метод может найти применение для проектирования турбомашин различных размерностей. Разработанный алгоритм может использоваться как основа создания внешних модулей различных существующих программных пакетов, таких как Ansys, Comsol и SolidWorks.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО