低比转速离心压气机子午型线多目标优化设计

作     者：侯康 田红艳 佟鼎 HOU Kang;TIAN Hongyan;TONG Ding

作者机构：河北工业大学机械工程学院天津300401 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室天津300400 

出 版 物：《内燃机工程》 (Chinese Internal Combustion Engine Engineering)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：81-91页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12102123) 河北省自然科学基金项目(A2021202014)。 

主　　题：子午流道 叶轮优化 离心压气机 多目标优化 燃料电池 

摘      要：以某前/尾缘组合掠型低比转速离心压气机叶轮为研究对象,选取叶轮子午流道型线控制点坐标作为优化变量,结合拉丁超立方试验设计方法构建样本数据库。通过样本数据的训练,建立探索优化变量与气动性能之间非线性关系的Kriging预测模型。基于预测模型,采用SPEA–Ⅱ多目标优化算法进行多变量寻优,以实现设计工况和非设计工况下等熵效率最大化,并对叶轮流场进行整级计算和分析。优化结果表明:设计工况和非设计工况下,压气机等熵效率分别提高了2.69和0.45个百分点;整级压比在大流量工况有所提升,而在小流量工况略有降低;堵塞流量增大,稳定运行范围拓宽。从叶轮流场可以看出,优化后叶轮子午流道前段曲率减小,流道间隙泄漏和流动分离受到抑制;后端流道高度降低,流道扩压度减小,增加了出口处气流速度,低速流团的流动损失降低。