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基于参数化脊线的非轴对称端壁成型方法
  • ISSN号:1001-4055
  • 期刊名称:《推进技术》
  • 时间:0
  • 分类:V231.1[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学能源与动力学院,江苏省航空动力系统重点实验室,江苏南京210016, [2]南京航空航天大学航天学院,江苏南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(51406085;U1508212); 江苏省研究生培养创新工程(KYLX_0301)
中文摘要:

为提高低展弦比涡轮叶片气动与换热性能,抑制叶栅二次损失并降低端壁换热水平,提出了一种基于参数化脊线的非轴对称端壁成型方法。非轴对称端壁参数化成型基于位于叶片压力侧的脊线及周向余弦曲线构成,预先保证了端壁压力侧较高、吸力侧较低的基本形状。以涡轮叶栅出口测量截面质量平均二次动能系数最小及端壁面积平均换热系数最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法进行气动与换热优化,得到非轴对称端壁造型。优化结果表明:与平端壁相比,非轴对称端壁涡轮叶栅出口测量截面的质量平均二次动能系数降低了27%,端壁面积平均换热系数降低了6.9%。非轴对称端壁造型通过平衡叶片间横向压力梯度,改变了马蹄涡与通道涡位置,通道涡和壁涡强度得到抑制,有效降低了涡轮叶栅二次损失及端壁换热。

英文摘要:

A non-axisymmetric endwall contouring method based on parameterized ridge line was proposedto improve aerodynamic and heat transfer performance in cascade with low aspect ratio turbine vane by reducingcascade second loss and heat transfer level on endwall.Parametric contouring of non-axisymmetric endwall wasformed by a ridge line close to pressure side of airfoil and several circumferential cosinusoidal curves,in orderthat the shape of endwall with high on pressure side but low on suction side could be predetermined.The multi-objective optimization,which adopt NSGA-Ⅱmulti-objective genetic algorithm,to minimize mass-averagedcoefficient of secondary kinetic energy of cascade outlet and area-averaged heat transfer coefficient of endwall,was conducted to obtain the contouring of endwall.The optimization results indicated that,compared to flat end-wall,mass-averaged coefficient of secondary kinetic energy and area-averaged heat transfer coefficient of non-axisymmetric endwall decreases by 27% and 6.9%,respectively.The main reason on the decrease in cascadesecondary loss and endwall heat transfer is that the contouring of non-axisymmetric endwall reduces intensity ofpassage vortex and wall vortex by decreasing cross pressure gradient between airfoils and altering location of thesecondary vortex system structure in cascade.

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期刊信息
  • 《推进技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团公司
  • 主办单位:北京动力机械研究所
  • 主编:郑日恒
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  • 电话:010-68376141 68191522
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4055
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1813/V
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