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Compressor and turbine Multidisciplinary Design for Highly Efficient Micro-gas turbine

Journal of Thermal Science 2018年第3期27卷 259-269页

作者： BARSI Dario PERRONE ANDrea QU Yonglei RATTO Luca RICCI Gianluca SERGEEV Vitaliy ZUNINO Pietro Department of Mechanical Energy Management and Transport Engineering Università degli Studi di Genova Faculty of Power and Energy Engineering Harbin Engineering University Institute of Energy and Transport Systems "Peter the Great" St. Petersburg Polytechnic University

Multidisciplinary design optimization （MDO） is widely employed to enhance turbomachinery compo- nents efficiency. The aim of this work is to describe a complete tool for the aero-mechanical design of a radial in- flow turbine and a centrifugal compressor. The high rotational speed of such machines and the high exhaust gas temperature （only for the turbine） expose blades to really high stresses and therefore the aerodynamics design has to be coupled with the mechanical one through an integrated procedure. The described approach employs a fuUy 3D Reynolds Averaged Navier-Stokes （RANS） solver for the aerodynamics and an open source Finite Element Analysis （FEA） solver for the mechanical integrity assessment. Due to the high computational cost of both these two solvers, a meta model, such as an artificial neural network （ANN）, is used to speed up the optimization design process. The interaction between two codes, the mesh genera- tion and the post processing of the results are achieved via in-house developed scripting modules. The obtained results are widely presented and discussed.

关键词： Micro-gas turbine Multidisciplinary Optimization Centrifugal Compressor centripetal turbine

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