离心叶轮非轴对称轮盘面气动敏感性分析

作     者：姬成 黄兆骞 席光 JI Cheng;HUANG Zhaoqian;XI Guang

作者机构：西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第2期

页      面：57-66页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家重大科技专项资助项目(2017-II-0002-0014)。 

主　　题：离心叶轮 非轴对称轮盘面 Sobol敏感性分析 代理模型 优化设计 

摘      要：为了研究非轴对称轮盘面对高压比离心叶轮的效率、压比、堵塞流量及工况范围的影响规律,采用基于人工神经网络的非轴对称轮盘面全工况预测模型,用于预测30个形状控制参数下轮盘面对气动性能的影响。同时,结合Sobol敏感性分析方法,提取对各性能指标影响显著的敏感参数,研究了敏感参数对于叶轮性能的影响规律。结果表明:轮盘面对效率、压比及堵塞流量的控制主要取决于各个参数独立影响的线性叠加,进口附近轮盘面的凹陷有利于提升最高效率并增大堵塞流量;叶轮出口压力侧分流流道附近的凸起有利于最高效率的提升,但会降低叶轮的压比。不同的是,轮盘面对叶轮工况范围的影响主要源于3个及以上参数的高阶交互作用。利用敏感性分析结果,从经验上人为给定控制参数的取值,实现了离心叶轮非轴对称轮盘面快速优化,在设计点压比不变的情况下,使绝热效率提升了0.9%,工况范围提升了2%,说明敏感性分析可以有效缩短优化周期,从而降低优化成本。该研究结果可为今后的离心叶轮气动设计及优化提供方向性指导。