一、跨声速平面叶栅多工况点反命题变分理论:人工来流振荡模型（论文文献综述）
赵祎佳[1]（2020）在《基于改进模态分解的离心压气机内流场动力学特征研究》文中进行了进一步梳理高效率、宽稳定运行范围是现代离心压气机追求的目标,深入挖掘离心压气机内流场非定常流动特征是提高其气动性能及流动稳定性的重要基础。为了从动力学角度揭示压气机的非定常流动对气动性能的影响机理,明确影响压气机流动稳定性的关键因素,本文采用改进的模态分解方法探索离心压气机非定常流场的新现象。基于离心压气机流场特征的复杂性及传统分解方法的不足,对本征正交分解方法（Proper Orthogonal Decomposition,POD）进行改进,提出了单频的模态分解方法（Single-Frequency Proper Orthogonal Decomposition,F-POD）。以单频模态分解方法为主并结合多种流场分析方法,对离心压气机流场中的动静干涉、间隙效应、激波等非定常结构的模态特征及物理含义进行了逐层剖析,进而结合主模态的能量转移,提炼了与压气机稳定性相关的扰动模态并明确其发展演化的内在驱动因素。首先以具有离散频率和增长率等物理特征的解析函数研究POD和动力模态分解方法（Dynamic Mode Decomposition,DMD）的数学性质及物理阐释。POD方法从能量的角度将流场分解为不同能级结构,各阶模态均具有耦合频率特征;DMD方法则能获得流场的单频模态结构,然而模态增长率信息拟合存在偏差。为了实现对压气机非定常流场单频结构及增长率特征的准确提取,结合傅里叶变换（Discrete Fourier Transform,DFT）及其逆运算对POD方法进行了两步改进。初步改进通过对POD模态的单频分解和重构得到了单频模态分解方法,进一步改进提出了主频邻域内重构方法,实现了对单频模态增长率信息的准确提取,最终提出了F-POD方法。采用不同增长率、多重频率的解析函数及经典圆柱绕流算例对F-POD方法进行了详细验证,表明F-POD方法能够准确地从离散频率流场中提取单频模态结构及增长率信息,为从动力学角度解析复杂非定常流场提供了行之有效的新方法。从流动较稳定、流场结构较清晰的压气机最高效率工况出发,实施对叶片通道内三维脉动流场的单频模态分解,结合流场主要参数的云图、全场涡系结构分布、监测点频谱特征等,论证了不同间隙及转速下压气机流场的模态特征及其物理阐释。得出:1)动静干涉扰动所对应的叶片通过频率模态（Blade Passing Frequency,BPF）及其倍频n BPF在稳定工况下始终为流场的一阶主频,并且随着其他扰动因素如间隙泄漏涡、激波等的介入,主频模态能量占比逐渐降低;2)上游间隙泄漏涡对应0.05BPF,而下游间隙泄漏涡及尾迹区的主要模态为0.2BPF;3)激波/间隙泄漏涡、激波/边界层的相互作用加剧了流场的脉动,造成了间隙泄漏涡的破碎（0.2BPF、0.4BPF模态）及降低了波后边界层流动的稳定性（0.05BPF模态）。离心压气机三维非定常流场的单频模态分解方法为挖掘压气机流场新现象,解析流场非定常动力学特征提供了新视角。在阐明最高效率工况点流场主导模态物理解释基础上,进一步对变工况（最高压比点、小流量工况点）下,不同间隙、不同转速三维非定常流场实施单频模态分解。依据变工况主要模态的能量转移特征,发现压气机流动稳定性降低过程（即流量减小过程）总是伴随着动静干涉扰动模态（BPF/n BPF）能量向低频扰动模态的转移,故各低频模态变化过程即可反映出与压气机稳定性相关的模态发展演化的内在驱动因素:1)闭式离心压气机流动稳定性降低主要是由于吸力面边界层区域的脉动增强,对应的“不稳定”模态为0.4BPF;2)半开式叶轮的流动稳定性主要与间隙泄漏涡（0.05BPF模态）及其不断破碎产生的“高”频模态0.4BPF、0.7BPF相关;3)跨声速压气机激波、泄漏涡、边界层相互作用增强,使得流场呈现更低频率的多峰值宽频模态特征,表明压气机流动稳定性减弱。利用模态能量转移及模态结构演化特征探索压气机流动稳定性的方法为研究压气机失稳机理提供了新思路。基于改进的单频模态分解方法对离心压气机不同转速、不同间隙及变工况流场模态特征的探索揭示了压气机复杂流场动力学机理,为高性能、宽稳定工况范围的离心压气机设计提供了理论支撑。
李艾挺[2]（2020）在《叶轮机械流场数值模拟及反问题设计研究》文中研究表明随着计算机性能的提升,计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）得到快速发展,在叶轮机械叶型设计和流场分析中占有越来越重要的地位。尤其在叶型气动设计中,CFD技术大大减少了对试验数据的依赖,成为现代叶轮机械设计体系的主要组成部分。以CFD技术为支撑,国内外发展了多种正问题分析和优化程序,以及反问题叶型气动设计方法。本文以工程应用为背景,以数值求解Navier-Stokes（N-S）方程为主要内容,开发一套较为通用的,满足一定精度和求解速度要求的全三维流场数值求解程序,并在此基础上开发叶轮机叶片反问题设计程序。再以跨声速压气机为主要研究对象,对所开发的正反问题程序进行测试和研究。具体工作包括以下内容:（1）针对跨声速叶轮机械复杂内部流动,利用所开发的全三维CFD求解器对常用格式的计算精度进行对比。以Rotor67压气机转子为例进行数值试验,对比了两种FVS格式,即Steger-Warming格式、Van Leer格式在不同MUSCL插值处理方式下的计算效果。结果表明,Van Leer格式的模拟效果优于StegerWarming格式,使用原始变量插值的模拟效果优于通量插值,Albada限制器与Hemker限制器的模拟效果基本相同。（2）分别采用FVS格式与AUSM+格式结合多种限制器对Rotor 67跨声速压气机转子进行数值模拟,分析和比较了各格式的计算效果并与试验结果对比。结果表明:与FVS格式相比,AUSM+格式的数值粘性更小,边界层的模拟精度更高;Hemker限制器的综合表现最优,Van Albada限制器的粘性分辨率略低于Hemker限制器,Minmod限制器对流动分离现象的捕捉能力较差,Van leer限制器容易引入色散误差。（3）提出了一种改进的适用于三维粘性流场的叶轮机械叶片反问题设计方法。该方法假设叶片的中弧线具有虚拟移动速度,其位移量由目标载荷与实际载荷的差值计算得到,并利用粘性底层厚度对每个迭代步的位移量进行限制。采用三次B样条曲线插值方法对叶片中弧线进行光顺,新叶型通过更新后的中弧线和给定的叶片厚度得到。对Rotor67的优化结果表明:该方法可根据设计者的意图对叶型进行修改,具有鲁棒性强、收敛速度快、叶片的可变自由度高和不依赖于特定的网格和求解器的优点,并具备一定的通用性。（4）提出了一种适用于多排叶片流场的全三维粘性反问题设计方法,并将其应用于整级高负荷轴流压气机叶片的优化设计。反问题方法以载荷分布作为优化目标,设计时可根据正问题计算结果对动叶载荷分布进行合理调整,实现控制激波位置、强度,优化叶片表面气动参数分布、减小流动分离等目的;同时可根据静叶进出口气流角实时调整静叶进、出口几何角,使动静叶片排保持最佳匹配状态,减少流动损失。通过对Stage35压气机级的反问题优化设计,等熵效率提升了1.1%,结果表明:该方法能够明显改善叶片内部流场分布,优化动静叶片排的匹配,提升全工况范围内压气机级效率。
余佳[3]（2017）在《叶轮机叶片气动外形伴随优化若干应用问题探索》文中指出基于伴随优化方法的精细化设计是叶轮机气动设计技术发展趋势,因此,开发伴随优化系统、探索精细化设计、掌握应用规范是叶轮机气动热力学领域的重点研究方向之一。课题组前期开发出了叶轮机伴随优化系统,但面向工程应用却遇到了解的局域性、叶片参数化、反问题与优化策略等现实问题。围绕解决这些问题,并基于伴随优化方法探索叶轮机新技术,本文开展了相关理论与数值研究。首先,本文分析了叶轮机气动设计过程中具体应用伴随方法寻优存在的局域性问题,总结出伴随方法寻优局域性问题的三类表现,即不同参数化选择（参数化问题）、多极值情况下寻优路径的方向选择性问题和工况漂移问题,其中工况漂移问题对工程应用危害最大、最急需解决。以此为突破口,提出了排间界面处施加静压、气流角约束的解决措施,从继承传统叶轮机设计系统角度,使伴随优化具备了一定的全局性。相关案例应用研究结果表明:实施排间静压约束后,整个优化循环中,排间界面处静压偏离初始设计较小,避免了随优化循环数增加而尖部静压大幅增长的问题,有效地避免了工况漂移。其次,分析指明了叶身融合一体化是叶轮机三维复杂叶片通道的发展趋势。基于目前现实基础,除叶表参数化外,提出了添加叶片厚度、子午流路几何参数化的新方案,进一步拓展了叶轮机优化参数空间。添加叶片厚度参数后的优化结果表明:尽管后续仍需要考虑强度影响,但叶片厚度确实对气动性能影响显着,其通过削弱激波强度、合理负荷分布,实现了绝热效率提升1.0个百分点,且压比、流量变化很小,裕度至少维持不降。以平直机匣Rotor67转子为案例的子午流路参数化研究表明:机匣下压存在最佳角度,大约在11度左右,其提升气动性能效果明显——绝热效率最大提升1.5个百分点,同时压比和质量流量变化很小。再次,分析指出叶轮机三维反问题的根本限制和伴随方法应用于叶片反问题设计的基本方式。采用VB语言编写了多排、多截面叶表目标静压调整工具,与原有伴随优化系统共同构成了基于伴随方法的叶片反问题设计系统,实现了基于伴随方法的叶片反问题设计。在此基础上,对比研究了基于伴随方法的正-反问题联合优化设计策略,表明:相对于单独正问题、反问题优化设计,正-反问题联合优化具有进一步提升性能的潜力,但由于目前反问题中目标静压分布调整的些许盲目性,正→反问题优化策略很难见效;而反→正问题优化策略则能够进一步提升气动性能,提升量比单独正问题优化略大。最后,提出使用伴随优化方法实现全三维离心叶轮技术,推导了离心叶轮伴随场求解的出口边界条件,采用多截面参数化解除了直母线约束,并以Krain离心叶轮为案例,结果表明:在保持压比、质量流量和出口气流角不变条件下,获得了全三维离心叶轮,整体绝热效率提升约0.4个百分点。分析指出超/跨音涡轮弱化激波必须依赖计算机优化手段,而伴随方法是最佳选择。以俄罗斯三个典型超/跨音涡轮叶栅为案例,在不同背压下进行了伴随优化,计算获得的全工况特性表明:基于伴随方法的弱化激波技术几乎在全工况范围内大幅度提升了叶栅性能水平。TTM超/跨音涡轮级案例结果表明:所获弱化激波叶片在喉道之后吸力面表面曲率快速增长,出现后加载特征,有效减弱了激波强度,几乎整个工况内均有显着的性能提升。基于伴随方法的全三维离心叶轮、超/跨音涡轮弱化激波等叶轮机新技术,解除了直母线叶轮约束,克服了弱化激波涡轮造型只有定性规律而难以量化的困难,使全三维离心叶轮和涡轮弱化激波造型技术得以具体化、工程化,能够进一步提升离心压气机和超/跨音涡轮的气动性能。
宋红超[4]（2017）在《叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究》文中指出精细化设计已成为现今航空叶轮机设计发展趋势,伴随优化系统是实现精细化设计的重要基础工具。鉴于自主发展航空叶轮机CFD及优化技术的重要性,以及面对国内很少自主开发基于非结构网格叶轮机流场求解程序,尚未自主开发多排叶轮机离散型伴随优化系统,以及缺乏自主开发程序而难于支撑叶轮机原创技术开发的现实局面,论文集中开发了包括非结构网格生成、流场数值模拟、离散型伴随场求解、敏感性计算、网格变形、气动外形寻优在内的基于非结构网格的叶轮机气动外形伴随优化系统,并依此对内流通道全三维一体化参数化优化潜力进行了探索和评估研究。具体研究工作如下:一、采用六面体单元转换为四面体单元的切分方法,在叶轮机叶片参数化与快速多块网格生成程序TurboPara&Gen中实现了基于多块结构网格切分的叶轮机非结构网格生成功能,使TurboPara&Gen能够快速生成无粘和粘性流场计算用的拟流面二维网格、三维网格、单排/多排网格、单排单通道/多通道网格,能够处理端区径向间隙、排间间隙、端区倒角/倒圆,并能在O+H型多块结构网格基础上快速生成非结构网格。二、开发了基于非结构网格的叶轮机流场求解程序TurboSim（un）,出于通用性以及后续气弹等应用需求考虑,程序选择任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程,并采用SA湍流模型对RANS方程进行封闭。流动求解采用了基于节点中心有限体积方法,其中空间项采用Roe格式进行离散,时间导数项可选择1-4阶向后差分格式,为加速非定常流动时间精确求解而采用了双时间步法,流场加速技术包括多重网格、局部时间步长等。采用一维无粘激波管、层流平板流动、湍流平板流动、圆柱非定常绕流等四个经典算例对TurboSim（un）实施数值格式正确性、精度等进行了校验;并进一步选择Goldman叶栅、Rotor67跨音转子和Stage35跨音压气机级等三个经典叶轮机算例,对进、出口和周期边界条件施加正确性、非惯性项添加的正确性、跨音流场描述质量、多级叶轮机定常流场模拟能力进行了较全面的验证。三、基于非结构网格推导了网格变形处理方式下的流场伴随方程和网格伴随方程,并建立了以时间推进、GMRES方法进行线性方程迭代为主的离散型伴随场求解程序TurboAdjD;集成非结构网格生成TurboPara&Gen、叶轮机流动求解程序TurboSim（un）、几何参数化、敏感性计算、网格变形、优化算法等模块构建了叶轮机离散型伴随优化系统TurboOpt。针对叶轮机伴随优化,提出了基于子目标函数线性叠加的目标函数,分别给出了流量、总压、总温、熵、效率、压强分布等子目标函数构造;参数化采用了以Hicks-Henne函数作为基函数扰动方法。该离散型伴随优化系统避免了团队前期研究深刻地体验了连续型伴随方法的若干局限如湍流粘性伴随方程难以推导、可用目标函数少等问题。采用简单外流案例ONERA M6机翼,初步验证伴随场计算方法和优化系统流程正确性;并进一步选用Goldman涡轮叶栅、Rotor67跨音转子以及Stage35跨音压气机级为案例,从正问题和反问题模式分别验证伴随优化方法在亚音叶栅、超/跨音单转子以及多排跨音压气机级的优化能力和可靠性。四、面向解决当前叶片曲面极强空间三维性与设计思想、手段仍束缚于二维或准三维的矛盾,指出了叶轮机通道全三维一体化发展趋势,并采用通道全三维一体化参数化结合伴随优化方法对其提升叶轮机性能潜力进行了初步探索和评估研究。通过单边膨胀喷管、Goldman涡轮叶栅以及NACA65压气机叶栅案例研究,指出了整个叶片与端壁构成全三维通道一体化设计的潜力,并为未来叶轮机全三维一体化伴随优化参数化方法提供了进一步研究思路。论文在国内首次开发了基于非结构网格的叶轮机气动外形离散型伴随优化系统,并对叶轮机叶片与端壁未来一体化发展趋势进行了探索,在当前国家大力发展“航空发动机与燃气轮机”两机背景下别具重要。
邓庆锋[5]（2013）在《涡轮压力可控涡设计技术研究》文中研究表明涡轮气动设计是叶轮机械领域的一个非常重要的研究方向，在推动高性能航空发动机以及地面燃气轮机发展上起着举足轻重的作用。随着计算流体力学的进步，涡轮设计技术也得到了快速发展，然而涡轮气动设计仍是一个十分具有挑战性的研究课题。本文对涡轮的压力可控涡气动设计机理进行了一系列研究，主要包括以下几个方面的工作：首先，本文提出了涡轮的压力可控涡设计方法，并基于此方法设计了一个单级涡轮。与传统可控涡控制切向环量cur和轴向速度cz分布有所不同，压力可控涡方法主要控制轴向速度cz和径向压力p的分布。通过控制轴向速度cz建立了与子午流面之间的联系，致使流面发生变化，从而在叶栅通道内诱导产生了较大的二次涡，有效地抑制了通道涡的生成与发展。通过径向压力p又将流体运动的宏观驱动力关联起来，从而将流面变化与压力控制有机地结合起来，更好地发挥了可控涡设计效果。这种设计方法旨在合理利用和控制叶栅流道中的二次流的产生与迁移，其核心概念是通过改变不同展向位置处的叶栅负荷来控制最为主要的径向压力梯度。同时，这种设计方法不仅对叶型升力产生了影响，相应的叶栅喉部宽度、反动度以及质量流量沿径向的分布也都发生了改变或者进行了重新分配。在涡轮总流量保持不变的前提下，采用压力可控涡设计的涡轮级总体效率明显获得提升。此外，压力可控涡设计只改变了叶型气流角和安装角，并没有对端壁型线、叶栅积叠线以及节距比进行优化。其次，在径向压力梯度控制的基础上，结合三维压力控制措施提出了一种三维压力可控涡设计方法，与先进叶型技术、弯掠叶片技术以及可控子午端壁技术一起形成了一套高性能涡轮设计框架。通过压力可控涡诱导流道内流面厚度变化及流面发生挠曲，合理地利用和控制了叶栅中的旋涡流动，从而在叶片表面形成了有利的边界层流动，降低了二次流损失。通过进一步控制径向、流向以及周向三个方向的压力分布使各个方向的压力梯度合理匹配，在上述区域形成有利的压力场，从而有效地控制了边界层的分离与增厚，减少了相应损失。运用三维压力可控涡设计对某低压涡轮第一级进行了重新设计，设计结果表明新设计涡轮等熵效率提高了0.76%，功率提高了0.6%，而流量与原型保持一致。此外三维压力可控涡设计还改善了大子午扩张涡轮的动静叶匹配特性。最后，应用三维压力可控涡方法对某多级涡轮进行了重新设计，设计过程中采用了整体设计逐级校核的设计思想，并对多级涡轮级间匹配问题进行了深入研究。运用数值模拟对多级环境下的三维压力可控涡设计效果进行了系统分析，计算结果表明：三维压力可控涡设计的多级涡轮具有良好的变工况性能，在整个运行工况范围内涡轮效率和功率均有大幅度提升。数值结果充分展示了三维压力可控涡设计的优越性。尽管多级涡轮三维压力可控涡设计是在单一设计工作点下进行的，然而新设计涡轮性能无论在设计工况还是非设计工况均得到了有效改善。
朱阳历[6]（2012）在《叶轮机械叶片全三维反问题优化设计方法研究》文中提出本文以工程应用为背景,基于数值求解N-S（Navier-Stokes）方程,对叶轮机械叶片全三维反问题优化设计方法进行研究,开发了相应的流场正问题计算和叶片反问题设计程序,并针对轴流风扇/压气机中的跨音速转子开展了优化研究。在叶片内部流场计算方面,采用圆柱坐标系下的N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型、MUSCL差分格式、LU-SGS隐式方法进行求解；计算域网格选用H型,便于反问题优化设计过程中改变叶片的几何形状后,网格进行自动更新。在程序调试和验证部分,将跨音速叶片Rotor67和Rotor37的流场数值模拟结果与各自的试验数据进行对比,考察了5种常用差分格式限制器以及入口边界条件中湍流粘性的选取对计算效果的影响,结果表明：程序能够较准确地捕捉流场中的激波、附面层分离等主要特征,满足工程应用的精度要求。反问题设计方法通过给定叶片表面的静压分布以反求叶型。假设叶表的网格点存在虚拟移动速度,迭代过程中由原叶片、过渡叶片表面的实际静压与目标静压之差来驱动叶型修改。详细介绍定解条件给定方法、叶片表面型线的修改和光滑方法、计算域网格更新等内容,并采用对静叶减薄和动叶加厚的返回试验来验证该方法的可行性,收敛结果能很好地满足给定的目标静压分布。在对典型跨音速转子内部流动机理认识的基础上,根据流道内不同叶高截面的流场结构、损失和稳定性特点,提出分区优化的原则和具体实施步骤,即调整流向负荷分配和叶表局部静压梯度,以减弱亚音速流动区域中吸力面附近的附面层分离和超音速区激波的强度、位置及其与附面层的干涉。以Rotor67转子为研究对象,将分区优化原则应用到叶片的部分及整体叶展优化中,分析亚音速和超音速流动各自的静压、负荷分布控制规律及其对总性能、流场细节和出口参数的影响；反问题优化设计耗费约2倍的正问题计算时间即达到收敛,效果良好,可减少流场的分离和激波损失,使新叶片在近设计点级间匹配参数基本不变的情况下,绝热效率提升约0.6%,设计转速下的堵塞流量增加约0.5%,体现该方法的有效性。
舒信伟[7]（2009）在《基于CFD流场分析的多工况多约束条件的叶片优化设计方法与实验研究》文中指出随着全球市场竞争日益激烈,提高性能、降低研发成本和缩短设计周期的压力迫使叶轮机械设计工作者不断改进设计方法。近年来,CFD技术被广泛地应用于叶轮机械内部的三维粘性流场的数值模拟,其有效性逐步得到了研究者的肯定。同时,多种性能优良的优化算法也不断被推出。而计算机软硬件的飞速发展使得将CFD技术与优化算法相结合进行叶轮机械优化设计成为可能。本文着眼于叶轮机械叶片及叶轮的优化设计方法的实现,对相关优化设计算法进行了较为全面深入的研究。根据不同优化对象的特点,发展了适合叶轮机械叶片及叶轮的多工况多约束条件的优化设计方法,并将其成功地应用于相应的优化算例中。为了在计算时间与计算精度之间寻求良好的平衡,使CFD技术可以有效地应用于叶轮机械的气动优化设计,作者研究了叶轮机械定常流动数值模拟中RANS方程的空间离散形式与求解方法,阐述了代数Balding-Lomax模型、一方程Sparlart-Allmaras模型和标准k-ε模型的构造形式,并介绍了本文计算中遵循的收敛准则。以NASA Low Speed Centrifugal Compressor （LSCC）实验叶轮为研究对象,结合其试验结果,讨论了湍流模型和网格等因素对计算结果的影响,为后续优化设计中湍流模型与网格的选取提供指导。本文发展了一套基于CFD流场分析的多工况多约束条件的叶片优化设计方法。针对优化对象计算成本和优化工况或目标多少的不同,该方法可以灵活地发展成适合其具体特征的优化设计方法,本文将该优化方法分别应用于平面叶栅的单、多工况多约束条件优化设计、带分流叶片的离心叶轮优化设计单目标多约束条件和某一工业用超低比转速离心鼓风机叶片的多工况多约束条件优化设计中。为实现上述优化方法,根据优化对象的不同特点和要求,发展了相应的实现算法。发展了适于叶栅和离心压缩机/鼓风机叶型参数化方法,大大减少了优化的设计变量;提出了并行神经网络算法,其映射质量和训练效率较传统神经网络算法有较大的提高;为避免基本遗传算法存在的早熟或陷入停滞现象等问题,受自然界和人类社会进化现象的启发,发展了一种新的遗传算法—改进的等级公平竞争遗传算法HFCGA-DN;发展了改进的INSGA-II算法,将分布函数引入NSGA-II算法中,提高了多目标Pareto遗传算法的多样性;并将上述算法与试验设计方法和CFD技术通过发展的数据接口有机地连接起来。针对某二维透平叶栅优化问题,以极大化其升阻比作为优化目标函数,以叶栅的几何进出口角不变,叶栅截面的面积不小于初始叶型的20%和优化叶型阻力系数不大于初始叶型为约束条件,运用本文针对平面叶栅发展的单目标优化设计方法对叶栅进行优化设计。从气动力积分的结果来看,优化叶栅的气动阻力比初始叶栅减小3.2%,升阻比增加了8.3%。针对某带分流叶片的离心压缩机叶轮,以极大化其等熵效率作为目标函数,以流量和总压比不小于初始叶轮为性能约束条件和叶轮参数设定的变化范围为几何约束条件,运用本文发展的基于近似模型的单目标多约束优化方法通过改变轮毂、轮缘型线和叶片形状对初始叶轮进行了优化设计。优化后叶轮的等熵效率较初始叶轮提高了1.06%,同时总压比也提高了0.52%。以极小化上述透平叶栅三个工况点的总压损失系数为目标函数,同样以叶栅的几何进出口角不变,叶栅截面的面积不小于初始叶型的20%为约束条件,运用本文发展的基于近似模型的多目标Pareto类优化设计方法对叶栅进行优化设计。优化后叶栅的目标函数在i=-10o,0o,10o的三个工况点分别比初始叶栅下降了8.31%、8.43%、8.52%。根据某一工业用超低比转速离心鼓风机叶片的特点和性能要求,提出了楔形叶片的设计概念,发展了一套基于近似模型的鼓风机叶型叶片的多工况多约束优化方法。该优化方法的目标函数是极大化在三个指定工况点上的总压升,性能约束条件是效率和流量分别不小于初始叶型值,几何约束条件是设计变量的变化范围。为验证优化前后叶型的性能,将优化前后叶型加工成模型样机,并搭建了试验台,进行性能试验和叶轮内部流动的PIV测试。数值优化和试验结果都表明,优化楔形叶片在满足约束条件的前提下,三个指定工况点上的压升都有大幅度的提高,同时也验证了本文发展的优化设计方法是有效的。通过将本文发展的多工况多约束条件叶片优化设计方法成功地应用于不同的优化对象,以及对某工业用超低比转速离心鼓风机的实验研究和数值模拟,更加全面和深入地认识了叶片形状对其性能和流场的影响,进一步丰富了叶片优化设计技术,为提高叶轮机械的研制水平提供了技术依据。
王保国,刘淑艳,李翔,林欢,李学东[8]（2008）在《基于Nash-Pareto策略的两种改进算法及其应用》文中指出针对多目标、多设计变量的优化问题,提出了两种优化的新算法:一种是将多目标问题转化为单目标时,对目标权重的确定提出了新的途径;另一种是直接对多目标问题进行优化,并对Pareto遗传优化技术作了改进,以得到均匀分布的Pareto最优解集.两种新算法都是建立在Nash的系统分解与Pareto遗传算法的基础上,因此称这类算法为Nash-Pareto策略.借助于这类算法,文中以跨声速压气机双圆弧类叶型的气动优化为例,给出了气动优化的全过程.数值优化的实验表明所给出的改进算法是可行的、有效的.
杨爱玲,姚征,刘高联[9]（2005）在《二维机翼非定常气动反命题的欧拉解法》文中研究表明提出在映象坐标下求解二维非定常欧拉方程获取二维振荡机翼的气动反命题解,给出了非定常气动反问题的边界条件和求解方法．该方法克服了以往基于势函数方程解反命题的局限,统一了亚音、跨音与超音流反问题的解法,并避免了非定常尾涡面的直接求解与反问题未知边界的不确定性．
袁建平,何志霞,袁寿其,杨敬江[10]（2002）在《进口条件对组合叶轮性能的影响》文中研究表明随着水泵的高速化 ,离心水泵空蚀问题的研究越来越重要 离心泵进口加装诱导轮形成组合叶轮是提高离心泵空蚀性能的有效手段之一 ,而目前诱导轮对泵性能的影响机理仍不是很清楚 ,且设计原则也不完善 本文对带有诱导轮的离心水泵的性能进行了实验研究 实验中采用直观的表面油膜法记录和定性地描述诱导轮表面的流动情况 通过对具有两种不同结构的进水管的组合叶轮进行性能实验研究发现 ,改变组合叶轮泵的进口结构 ,可以有效地改善诱导轮内部的流动情况和泵的外部特性
二、跨声速平面叶栅多工况点反命题变分理论:人工来流振荡模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、跨声速平面叶栅多工况点反命题变分理论:人工来流振荡模型（论文提纲范文）
（1）基于改进模态分解的离心压气机内流场动力学特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 离心压气机非定常流场特征 |
| 1.2.1 动静干涉 |
| 1.2.2 间隙效应 |
| 1.2.3 激波作用 |
| 1.3 离心压气机非定常流场模态分解方法 |
| 1.3.1 压气机流场非定常分析方法 |
| 1.3.2 模态分解方法发展现状 |
| 1.3.3 模态分解方法在压气机流场中的应用 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 离心压气机内部流动的数值模拟 |
| 2.1 离心压气机模型 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 基本控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 时空离散方法 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.3.1 边界条件 |
| 2.3.2 网格独立性验证 |
| 2.3.3 实验验证 |
| 2.3.4 非定常周期性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 模态分解方法及其改进 |
| 3.1 模态分解方法的数学基础 |
| 3.1.1 本征正交分解方法 |
| 3.1.2 动力模态分解方法 |
| 3.1.3 模态分解方法的数学函数解析 |
| 3.2 模态分解方法的改进 |
| 3.2.1 初步改进—单频模态分解方法 |
| 3.2.2 进一步改进—F-POD方法 |
| 3.2.3 F-POD方法的初步验证 |
| 3.3 F-POD方法验证及对比 |
| 3.3.1 不同增长率解析函数验证 |
| 3.3.2 多频率解析函数验证 |
| 3.3.3 典型圆柱绕流算例验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 离心压气机最高效率工况流场动力学模态分析 |
| 4.1 闭式亚声速离心压气机流场动力学模态特征 |
| 4.1.1 流场基本特征 |
| 4.1.2 三维流场模态分解 |
| 4.1.3 动静干涉模态 |
| 4.1.4 吸力面边界层模态 |
| 4.2 间隙效应下流场动力学模态特征 |
| 4.2.1 间隙泄漏涡模态 |
| 4.2.2 间隙对气动性能和流场结构的影响 |
| 4.2.3 间隙对流场模态特征的影响 |
| 4.3 激波影响下的流场动力学模态特征 |
| 4.3.1 激波识别 |
| 4.3.2 激波损失 |
| 4.3.3 激波效应下的模态分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离心压气机变工况流场模态演化分析 |
| 5.1 闭式亚声速离心压气机流场的模态演化 |
| 5.1.1 主要模态的能量转移 |
| 5.1.2 模态结构演化规律 |
| 5.1.3 “不稳定”模态发展机理 |
| 5.2 间隙效应流场模态演化 |
| 5.2.1 泄漏涡破碎的模态表征 |
| 5.2.2 间隙效应对“不稳定”模态的影响 |
| 5.2.3 间隙效应对流场模态演化的影响 |
| 5.3 激波影响下的流场模态演化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（2）叶轮机械流场数值模拟及反问题设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 叶轮机械正问题设计 |
| 1.2.1 一维及二维半经验设计 |
| 1.2.2 准三维设计 |
| 1.2.3 全三维设计 |
| 1.3 反问题设计方法 |
| 1.4 计算流体动力学的发展 |
| 1.4.1 空间离散格式 |
| 1.4.2 时间离散格式 |
| 1.4.3 网格生成技术 |
| 1.4.4 湍流模型 |
| 1.4.5 在叶轮机械中的应用 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 数值计算方法 |
| 2.1 流场控制方程 |
| 2.1.1 雷诺输运公式 |
| 2.1.2 连续性方程 |
| 2.1.3 动量方程 |
| 2.1.4 能量方程 |
| 2.1.5 本构方程 |
| 2.2 控制方程的数值求解形式 |
| 2.2.1 柱坐标系下的N-S方程 |
| 2.2.2 动网格下的N-S方程 |
| 2.2.3 一般曲线坐标系下的N-S方程 |
| 2.2.4 有限差分法与有限体积法的转换 |
| 2.3 方程的数值离散 |
| 2.3.1 对流项 |
| 2.3.2 粘性项 |
| 2.3.3 时间推进格式 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.6 叶片排动静交界面处理 |
| 2.7 本章小节 |
| 第3章 数值计算方法验证 |
| 3.1 模型及网格 |
| 3.2 FVS格式的对比研究 |
| 3.2.1 Rotor67 总性能 |
| 3.2.2 出口径向参数分布 |
| 3.2.3 流场细节 |
| 3.3 AUSM+格式的对比研究 |
| 3.3.1 Rotor67 总性能 |
| 3.3.2 出口径向参数分布 |
| 3.3.3 流场细节 |
| 3.4 叶片排交界面模型验证 |
| 3.4.1 Stage35 压气机级 |
| 3.4.2 1.5级亚琛涡轮 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 反问题设计方法 |
| 4.1 叶型修改方法 |
| 4.1.1 虚位移计算 |
| 4.1.2 叶型光顺方法 |
| 4.1.3 反问题设计流程 |
| 4.2 动静叶片排匹配 |
| 4.2.1 动静叶片排匹配方法 |
| 4.2.2 多排叶片反问题设计流程 |
| 4.3 反问题方法验证 |
| 4.3.1 单排叶片 |
| 4.3.2 多排叶片 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 反问题方法应用 |
| 5.1 Rotor67 转子优化 |
| 5.1.1 目标载荷曲线调整 |
| 5.1.2 优化前后结果对比 |
| 5.2 Stage35 压气机级优化 |
| 5.2.1 目标载荷曲线调整 |
| 5.2.2 优化前后结果对比 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）叶轮机叶片气动外形伴随优化若干应用问题探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 叶轮机性能总体发展趋势 |
| 1.2.1 设计参数 |
| 1.2.2 设计性能指标 |
| 1.3 叶轮机气动设计技术发展 |
| 1.3.1 流动机理认识 |
| 1.3.2 设计理念 |
| 1.3.3 设计方法 |
| 1.4 伴随优化方法研究进展 |
| 1.4.1 外流领域伴随优化方法发展 |
| 1.4.2 内流领域伴随优化方法发展 |
| 1.4.3 叶轮机伴随优化应用面临的问题 |
| 1.5 本文工作 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 叶轮机气动外形伴随优化的基本理论 |
| 2.1 伴随理论 |
| 2.2 流动控制方程 |
| 2.2.1 薄层简化N-S方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.3 伴随方程及敏感性关系 |
| 2.3.1 流动控制方程线性化 |
| 2.3.2 伴随方程 |
| 2.3.3 敏感性关系 |
| 2.4 网格生成 |
| 2.5 薄层简化N-S方程数值求解 |
| 2.5.1 流动控制方程数值离散 |
| 2.5.2 流场初边值条件 |
| 2.5.3 收敛准则 |
| 2.6 伴随方程数值求解 |
| 2.6.1 伴随方程数值离散 |
| 2.6.2 伴随场求解的边界条件 |
| 2.6.3 收敛准则 |
| 2.7 加速收敛技术 |
| 2.7.1 当地时间步长 |
| 2.7.2 多重网格 |
| 2.7.3 光顺处理 |
| 2.8 伴随优化系统 |
| 2.8.1 目标函数 |
| 2.8.2 约束条件 |
| 2.8.3 几何参数化与重构 |
| 2.8.4 目标函数的敏感性关系 |
| 2.8.5 优化算法 |
| 2.8.6 数值优化系统 |
| 2.9 小结 |
| 第3章 局域性问题与气动约束 |
| 3.1 伴随优化的局域性问题 |
| 3.2 解决措施分析 |
| 3.3 排间气动参数约束 |
| 3.3.1 排间静压约束 |
| 3.3.2 排间气流角约束 |
| 3.4 施加气动约束的应用 |
| 3.4.1 应用案例简介 |
| 3.4.2 首1.5级伴随优化 |
| 3.4.3 全5级环境下的气动伴随优化 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 叶轮机伴随优化的参数化方法 |
| 4.1 叶轮机三维复杂叶片通道 |
| 4.2 叶片通道参数化方法 |
| 4.2.1 参数化方法 |
| 4.2.2 叶栅基元扰动量参数化 |
| 4.2.3 积叠线扰动量参数化 |
| 4.2.4 子午流路扰动量参数化 |
| 4.3 参数化伴随优化研究 |
| 4.3.1 叶片参数化研究 |
| 4.3.2 子午流路参数化研究 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 反问题设计及正-反问题联合策略 |
| 5.1 反问题优化设计辨析 |
| 5.2 基于伴随方法的反问题优化设计 |
| 5.2.1 反问题优化设计方法 |
| 5.2.2 案例应用 |
| 5.3 正-反问题联合优化 |
| 5.3.1 优化策略 |
| 5.3.2 结果分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 基于伴随优化的叶轮机新技术探索 |
| 6.1 全三维离心叶轮技术研究 |
| 6.1.1 技术背景 |
| 6.1.2 技术思路 |
| 6.1.3 应用案例介绍 |
| 6.1.4 全三维离心叶轮 |
| 6.2 超/跨音涡轮弱化激波技术研究 |
| 6.2.1 技术背景 |
| 6.2.2 弱化激波造型及其设计思路 |
| 6.2.3 超/跨音涡轮叶栅弱化激波技术应用探索 |
| 6.2.4 超/跨音涡轮级弱化激波技术应用探索 |
| 6.3 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 航空叶轮机技术发展态势 |
| 1.2.1 设计方法体系发展 |
| 1.2.2 设计理念与思路转变 |
| 1.2.3 设计及性能指标提升 |
| 1.2.4 气动热力学疑题与未来发展 |
| 1.3 航空叶轮机CFD发展 |
| 1.3.1 物理模型 |
| 1.3.2 湍流模拟 |
| 1.3.3 数值方法 |
| 1.4 航空叶轮机气动优化发展 |
| 1.4.1 气动优化方法回顾 |
| 1.4.2 伴随优化方法发展 |
| 1.4.3 叶轮机伴随优化发展 |
| 1.5 小结 |
| 1.6 论文工作 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 基于非结构网格的叶轮机流场数值求解方法 |
| 2.1 流动控制方程及其封闭 |
| 2.1.1 任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 无量纲化 |
| 2.2 流动控制方程的空间离散方法 |
| 2.2.1 基于节点的有限体积方法 |
| 2.2.2 对流输运通量构造 |
| 2.2.3 梯度重构 |
| 2.2.4 粘性通量 |
| 2.3 流动控制方程的时间推进方法 |
| 2.3.1 定常流动求解 |
| 2.3.2 非定常流动求解 |
| 2.4 线性方程求解方法 |
| 2.5 初/边值条件 |
| 2.5.1 初始条件 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.6 流场收敛加速技术 |
| 2.6.1 当地时间步长 |
| 2.6.2 多重网格 |
| 2.7 基于多块网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.7.1 多块结构网格生成方法 |
| 2.7.2 基于结构化网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.8 网格生成程序改编及与流动求解程序开发 |
| 2.8.1 开发环境及语言 |
| 2.8.2 参数化与网格生成程序TurboPara&Gen流程 |
| 2.8.3 流动求解程序TurboSim(un)流程 |
| 2.8.4 TurboSim(un)并行方法 |
| 2.9 小结 |
| 第三章 非结构网格流场模拟校验 |
| 第一部分 数值方法基础校验 |
| 3.1 激波管流动 |
| 3.1.1 案例介绍 |
| 3.1.2 计算设置 |
| 3.1.3 结果与分析 |
| 3.2 平板层流流动 |
| 3.2.1 案例介绍 |
| 3.2.2 计算设置 |
| 3.2.3 结果与分析 |
| 3.3 平板湍流流动 |
| 3.3.1 案例介绍 |
| 3.3.2 计算设置 |
| 3.3.3 结果与分析 |
| 3.4 圆柱绕流 |
| 3.4.1 案例介绍 |
| 3.4.2 计算设置 |
| 3.4.3 结果与分析 |
| 第二部分 叶轮机流场计算校验 |
| 3.5 Goldman涡轮叶栅 |
| 3.5.1 案例介绍 |
| 3.5.2 案例设置 |
| 3.5.3 结果与分析 |
| 3.6 NASA Rotor67 |
| 3.6.1 案例介绍 |
| 3.6.2 案例设置 |
| 3.6.3 结果与分析 |
| 3.7 NASA Stage35 |
| 3.7.1 案例介绍 |
| 3.7.2 案例设置 |
| 3.7.3 结果与分析 |
| 3.8 小结 |
| 第四章 叶轮机离散型伴随优化方法 |
| 4.1 伴随方法基础理论 |
| 4.2 离散型伴随场数值求解方法 |
| 4.3 伴随优化方法 |
| 4.3.1 目标函数 |
| 4.3.2 参数化方法 |
| 4.3.3 敏感性计算 |
| 4.3.4 优化方法 |
| 4.3.5 网格变形 |
| 4.4 TurboAdjD程序开发 |
| 4.5 叶轮机伴随优化系统开发 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 叶轮机离散型伴随优化方法验证 |
| 第一部分 外流伴随优化验证 |
| 5.1 外流机翼优化设计 |
| 5.1.1 案例介绍 |
| 5.1.2 计算与优化设置 |
| 5.1.3 优化验证 |
| 5.1.4 结果分析 |
| 第二部分 叶轮机内流伴随优化验证 |
| 5.2 Goldman涡轮叶栅 |
| 5.2.1 案例介绍 |
| 5.2.2 计算与优化设置 |
| 5.2.3 反问题验证 |
| 5.2.4 正问题模式优化 |
| 5.3 NASA Rotor67 |
| 5.3.1 案例介绍 |
| 5.3.2 计算与优化设置 |
| 5.3.2 反问题验证 |
| 5.3.4 正问题模式优化 |
| 5.4 NASA Stage35 |
| 5.4.1 案例介绍 |
| 5.4.2 计算与优化设置 |
| 5.4.3 反问题验证 |
| 5.4.4 正问题模式优化 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 内流通道全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.1 内流通道全三维一体化参数化优化趋势分析 |
| 6.2 单边膨胀喷管全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.2.1 单边膨胀喷管优化设计及其构型发展 |
| 6.2.2 原型设计 |
| 6.2.3 评估方法及设置 |
| 6.2.4 结果分析与潜力评估 |
| 6.3 GOLDMAN环形叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.3.1 评估案例 |
| 6.3.2 评估方法及设置 |
| 6.3.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.4 NACA65叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.4.1 评估案例 |
| 6.4.2 评估方法及设置 |
| 6.4.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.5 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）涡轮压力可控涡设计技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 涡轮气动设计及相关体系 |
| 1.3 国内外研究现状与发展 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 数值方法介绍及校验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程及湍流模型 |
| 2.3 网格生成和交界面处理 |
| 2.4 边界条件及加速收敛技术 |
| 2.5 数值方法验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 压力可控涡技术及试验涡轮设计应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验涡轮简介及设计要求 |
| 3.3 压力可控涡设计方法 |
| 3.3.1 压力可控涡设计流程 |
| 3.3.2 压力可控涡设计原理 |
| 3.3.3 轴向速度和径向压力控制 |
| 3.3.4 压力可控涡作用模型 |
| 3.4 叶片参数化造型 |
| 3.5 计算网格和边界条件 |
| 3.6 压力可控涡设计总体性能分析 |
| 3.7 压力可控涡设计对三维流场的影响 |
| 3.7.1 叶型和叶片表面压力分布与压力可控涡关系 |
| 3.7.2 子午流面和涡轮级反动度与压力可控涡关系 |
| 3.7.3 总压损失和效率与压力可控涡关系 |
| 3.7.4 叶片表面及通道涡与压力可控涡关系 |
| 3.7.5 动叶顶部泄漏与压力可控涡关系 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 涡轮三维压力可控涡设计技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三维压力可控涡设计框架 |
| 4.2.1 先进叶型技术 |
| 4.2.2 弯掠叶片技术 |
| 4.2.3 可控子午端壁技术 |
| 4.3 某低压涡轮级设计验证 |
| 4.4 计算网格与边界条件 |
| 4.5 三维压力可控涡设计总体性能分析 |
| 4.6 三维压力可控涡设计对三维流场的影响 |
| 4.6.1 对叶栅出口气流角的影响 |
| 4.6.2 对叶片表面压力分布的影响 |
| 4.6.3 对子午流面及涡轮级反动度的影响 |
| 4.6.4 对压力面表面流动及动静叶匹配的影响 |
| 4.6.5 对吸力面表面流动及叶栅出口熵分布的影响 |
| 4.6.6 对总压损失和等熵效率的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 多级涡轮三维压力可控涡设计技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多级涡轮压力可控涡设计关键问题 |
| 5.2.1 多级涡轮轴向速度控制策略 |
| 5.2.2 多级涡轮匹配关系研究 |
| 5.3 某多级低压涡轮设计验证 |
| 5.4 计算网格和边界条件 |
| 5.5 设计工况点总体性能分析 |
| 5.6 设计工况点三维流场分析 |
| 5.6.1 多级涡轮子午流线 |
| 5.6.2 不同叶高截面流线 |
| 5.6.3 叶片表面极限流线 |
| 5.6.4 叶片表面压力分布 |
| 5.6.5 各列叶栅损失分布 |
| 5.7 变工况性能分析 |
| 5.7.1 涡轮效率随攻角的变化 |
| 5.7.2 涡轮各级反动度随工况的变化 |
| 5.7.3 涡轮特性随工况的变化 |
| 5.7.4 低负荷工况流场分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）叶轮机械叶片全三维反问题优化设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 图目录 |
| 表目录 |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究的理论和实际意义 |
| 1.3 反问题的研究发展及现状 |
| 1.3.1 国外的研究进展 |
| 1.3.2 国内的研究进展 |
| 1.3.3 反问题优化设计方法小结 |
| 1.4 跨音速风扇/压气机叶片设计技术进展 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 流场数值计算方法 |
| 2.1 相对圆柱坐标系下的Navier-Stokes方程 |
| 2.2 Spalart-Allmaras湍流模型 |
| 2.3 控制方程的曲线坐标转换 |
| 2.4 LUSGS隐式解法 |
| 2.5 系数矩阵及亚通量 |
| 2.6 差分格式 |
| 2.7 边界条件及初场分布 |
| 2.8 网格生成 |
| 2.9 程序设计和计算实施 |
| 2.10 程序验证 |
| 2.10.1 Rotor 67转子流场计算 |
| 2.10.2 Rotor 37转子流场计算 |
| 2.11 本章小结 |
| 第3章 反问题设计方法 |
| 3.1 反问题设计方法实施步骤 |
| 3.2 叶型修改方法 |
| 3.3 叶型光滑方法 |
| 3.4 反问题设计算例 |
| 3.4.1 静叶减薄返回试验 |
| 3.4.2 动叶增厚返回试验 |
| 3.5 反问题设计方法讨论 |
| 第4章 反问题优化方法研究 |
| 4.1 跨音速转子的流场结构特点 |
| 4.2 优化设计原则 |
| 4.3 亚音速流动区域优化 |
| 4.4 超音速流动区域优化 |
| 4.5 跨音速转子整体优化 |
| 4.6 优化方法小结 |
| 第5章 研究总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（7）基于CFD流场分析的多工况多约束条件的叶片优化设计方法与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 叶轮机械内部流动的研究方法 |
| 1.3 叶轮机械内部流动的实验研究 |
| 1.3.1 叶轮机械内部流动的测量技术 |
| 1.3.2 离心叶轮机械内部流动的实验研究进展 |
| 1.4 叶轮机械内部流动的数值模拟研究 |
| 1.4.1 叶轮机械内部流动的数学物理模型的发展 |
| 1.4.2 湍流模型的发展 |
| 1.4.3 RANS 方程数值解法与计算格式的发展 |
| 1.5 叶片成型方法与叶片优化设计进展 |
| 1.5.1 叶片成型方法的发展 |
| 1.5.2 叶片优化设计进展 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 实验装置和测试技术 |
| 2.1 低速离心鼓风机实验装置 |
| 2.1.1 离心鼓风机实验段 |
| 2.1.2 离心鼓风机的动力传动系统 |
| 2.2 离心鼓风机外特性测量系统的设计与测量 |
| 2.2.1 离心鼓风机外特性测量系统的设计 |
| 2.2.2 离心鼓风机外特性测量 |
| 2.3 PIV 测速系统 |
| 2.3.1 PIV 测速原理 |
| 2.3.2 PIV 系统的主要组成部分 |
| 2.3.3 实验的主要困难及解决方法 |
| 2.3.4 PIV 系统时间参数的选取 |
| 2.3.5 示踪粒子的选取 |
| 2.3.6 本文使用的PIV 测速系统 |
| 2.3.7 PIV 实验的基本参数选择 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 叶轮机械气动性能的CFD 数值模拟及算例考核 |
| 3.1 数值求解方法 |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 Navier－Stokes 方程的空间离散 |
| 3.1.3 Navier－Stokes 方程的时间离散 |
| 3.1.4 紊流模型 |
| 3.1.5 加速收敛技术 |
| 3.1.6 网格质量指标 |
| 3.2 低速离心压缩机气动性能的CFD 数值模拟和考核 |
| 3.2.1 NASA LSCC 叶轮 |
| 3.2.2 湍流模型 |
| 3.2.3 计算网格 |
| 3.2.4 边界条件与初值设定 |
| 3.2.5 结果与分析 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 基于CFD 流场分析的多工况多约束条件的优化方法 |
| 4.1 叶型参数化 |
| 4.1.1 Bezier 曲线数学模型 |
| 4.1.2 端点控制的Bezier 曲线拟合原理 |
| 4.1.3 前后缘的圆角或尖角的处理方法 |
| 4.1.4 叶片及其他部件参数化实例 |
| 4.2 实验设计方法 |
| 4.2.1 实验设计方法的发展 |
| 4.2.2 几种常用实验设计方法 |
| 4.2.3 均匀设计表的均匀度 |
| 4.3 并行神经网络 |
| 4.3.1 BP 神经网络原理 |
| 4.3.2 并行神经网络 |
| 4.3.3 并行神经网络与传统BP 神经网络的性能对比 |
| 4.4 HFCGA-DN 遗传算法 |
| 4.4.1 HFCGA-DN 及其流程 |
| 4.4.2 HFCGA-DN 性能测试 |
| 4.5 INSGA-II 遗传算法 |
| 4.5.1 Pareto 支配关系及Pareto 最优解定义 |
| 4.5.2 NSGA-II 及其改进 |
| 4.5.3 INSGA-II 性能测试 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 优化方法在叶轮机械气动优化设计中的三个应用研究 |
| 5.1 平面叶栅气动单目标优化设计 |
| 5.1.1 优化设计对象及其参数化 |
| 5.1.2 平面叶栅气动性能分析 |
| 5.1.3 优化设计过程及其流程 |
| 5.1.4 优化结果分析 |
| 5.2 带分流叶片的离心压缩机叶轮优化设计 |
| 5.2.1 优化设计对象及其参数化 |
| 5.2.2 优化设计过程及其流程 |
| 5.2.3 优化结果分析 |
| 5.3 平面叶栅气动多工况优化设计 |
| 5.3.1 优化设计过程及其流程 |
| 5.3.2 优化结果分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 超低比转速离心鼓风机叶片的多工况多约束条件的优化设计与实验研究 |
| 6.1 优化设计对象及等宽度窄叶轮性能影响因素分析 |
| 6.1.1 等宽度窄叶轮性能影响因素分析 |
| 6.1.2 优化设计对象和目的 |
| 6.2 初始直叶片的离心鼓风机性能实验和叶轮内部流动测量 |
| 6.2.1 性能实验结果与分析 |
| 6.2.2 初始直叶片叶轮内部流动测量 |
| 6.2.3 实验误差分析 |
| 6.3 新设计三种叶片的离心鼓风机性能实验和叶轮内部流动测量 |
| 6.3.1 性能实验结果与分析 |
| 6.3.2 三种叶片叶轮内部流动测量 |
| 6.4 超低比转速离心鼓风机多工况多约束条件优化设计 |
| 6.4.1 叶型参数化与设计变量的确定 |
| 6.4.2 优化设计的目标函数和性能约束条件 |
| 6.4.3 不同叶片的鼓风机机组气动性能的CFD 评估 |
| 6.4.4 优化设计的流程 |
| 6.5 数值优化和实验结果对比分析 |
| 6.5.1 气动性能对比 |
| 6.5.2 优化楔形叶片叶轮内部流动情况分析 |
| 6.5.3 五种叶片叶轮内部流动情况数值模拟 |
| 6.6 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）基于Nash-Pareto策略的两种改进算法及其应用（论文提纲范文）
| 1 参数化设计空间以及Nash系统分解法 |
| 2 确定目标权重的一种新方法 |
| 3 改进的Pareto遗传算法 |
| 4 Nash-Pareto策略 |
| 5 Nash-Pareto-RSOW算法 |
| 6 Nash-Pareto-RS算法 |
| 7 典型算例 |
| 7.1 二维双圆弧类叶型的参数表达 |
| 7.2 叶片积迭线的表达 |
| 7.3 均匀实验设计 |
| 7.4 三维流场Navier-Stokes方程的求解 |
| 7.5 响应面生成技术 |
| 7.6 对于子系统的Pareto遗传算法优化求解 |
| 7.7 部分数值结果与分析 |
| 8 结 论 |
（9）二维机翼非定常气动反命题的欧拉解法（论文提纲范文）
| 1 二维振荡机翼的非定常气动反问题 |
| 2 控制方程及数值解法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 空间与时间离散 |
| 3 边界条件 |
| 3.1 远场边界 |
| 3.2 固壁边界 |
| 3.3 反问题的固壁边界 |
| 4 非定常反问题计算方法 |
| 5 结束语 |
（10）进口条件对组合叶轮性能的影响（论文提纲范文）
| 1 实验装置和实验用泵 |
| 2 进水管 |
| 3 实验结果 |
| 3.1 普通进水管 |
| 3.2 改进的进水管 |
| 4 结 论 |
四、跨声速平面叶栅多工况点反命题变分理论:人工来流振荡模型（论文参考文献）
- [1]基于改进模态分解的离心压气机内流场动力学特征研究[D]. 赵祎佳. 天津大学, 2020(01)
- [2]叶轮机械流场数值模拟及反问题设计研究[D]. 李艾挺. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [3]叶轮机叶片气动外形伴随优化若干应用问题探索[D]. 余佳. 北京理工大学, 2017(02)
- [4]叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究[D]. 宋红超. 北京理工大学, 2017(02)
- [5]涡轮压力可控涡设计技术研究[D]. 邓庆锋. 哈尔滨工程大学, 2013(06)
- [6]叶轮机械叶片全三维反问题优化设计方法研究[D]. 朱阳历. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）, 2012(10)
- [7]基于CFD流场分析的多工况多约束条件的叶片优化设计方法与实验研究[D]. 舒信伟. 上海交通大学, 2009(07)
- [8]基于Nash-Pareto策略的两种改进算法及其应用[J]. 王保国,刘淑艳,李翔,林欢,李学东. 航空动力学报, 2008(02)
- [9]二维机翼非定常气动反命题的欧拉解法[J]. 杨爱玲,姚征,刘高联. 上海理工大学学报, 2005(06)
- [10]进口条件对组合叶轮性能的影响[J]. 袁建平,何志霞,袁寿其,杨敬江. 江苏大学学报(自然科学版), 2002(03)