風(fēng)機優(yōu)化思路

本模型采用nelder － mead 的優(yōu)化方法,，用于非線性方程針對多目標(biāo)的優(yōu)化方法，能尋找到全局較小偏差,，同時根據(jù)自變量的增加而線性增加計算負(fù)荷的大小,。由于自變量的變化參數(shù)較多，為了避免出現(xiàn)非物理的優(yōu)化結(jié)果,，提高優(yōu)化效率,。本模型的優(yōu)化將分為兩個部分。

風(fēng)機設(shè)計點的模型優(yōu)化

在設(shè)計點,，風(fēng)機內(nèi)部流場狀況較好,，流動損失小，,。因為koch ＆ smith 的模型考慮了諸多物理因素并被廣泛驗證了其合理性,，烘干房風(fēng)機，因此不予優(yōu)化,。有3 個參數(shù)需要優(yōu)化: 參考沖角,、參考落后角和二次流損失。在一維計算時,，由于模型中的經(jīng)驗公式是從大量壓氣機的實驗數(shù)據(jù)中提取出來的,，針對某一特定的風(fēng)機幾何尺寸，首先需要對采用的損失和落后角模型進行校驗和標(biāo)定,。標(biāo)定是根據(jù)風(fēng)機在轉(zhuǎn)速990r /min 時,，風(fēng)機的安裝角不變情況下的實驗氣動性能曲線。其次,，利用優(yōu)化得到的損失和落后角模型,，對安裝角分別為+ 10°、+ 5°,、－ 10°,、－ 5°的軸流風(fēng)機的氣動性能進行數(shù)值模擬并與實驗結(jié)果進行對比分析，來驗證本模型的準(zhǔn)確性和---性,。因為本風(fēng)機并未給定相關(guān)設(shè)計點的參數(shù),，風(fēng)機模型中只能選取設(shè)計轉(zhuǎn)速為990r /min 下率點為設(shè)計點,，選取實驗的氣動性能曲線做為優(yōu)化對象。

本文根據(jù)已經(jīng)完成的一種基于歐拉方程外加源項的模型來計算預(yù)測大小動葉可調(diào)風(fēng)機的氣動性能,，主要采用損失和落后角模型用來考慮葉片排和摩擦對氣流的影響,，并用堵塞因子修正環(huán)壁附面層堵塞影響。根據(jù)在風(fēng)機安裝角未發(fā)生改變時的實驗性能,，優(yōu)化模型中的損失系數(shù)和落后角系數(shù)使得計算結(jié)果和實驗計算相近,。改變動葉可調(diào)風(fēng)機的安裝角后，本模型預(yù)測得到的該風(fēng)機在安裝角變化( + 10°,，+ 5°,，－ 5°，烘干房排濕風(fēng)機,，－ 10°) 的性能曲線與實驗結(jié)果誤差小于2%,。結(jié)果表明風(fēng)機模型使用經(jīng)過優(yōu)化后的損失和落后角模型能快速準(zhǔn)確地預(yù)測出該動葉可調(diào)軸流風(fēng)機在全工況下的氣動性能。

在實際的風(fēng)機葉輪機械中,，氣體的流動是一種十分復(fù)雜的,、非定常的、全三維的流動,。為了提高程序的計算速度,，需要做出如下假設(shè): 氣體為完全氣體; 流場為軸對稱; 不考慮徑向變化，流場沿葉片中弧線,。

在軸流風(fēng)機的數(shù)值計算中,，本文采用stratford 的模型對環(huán)壁邊界層進行模擬。環(huán)壁邊界層會沿壁面產(chǎn)生位移厚度,，該模型假設(shè)位移厚度是沿著葉片排連續(xù)分布的,，同時端壁邊界層和葉尖間隙漏流發(fā)生的總壓損失也包含在三維總壓修正系數(shù)3d中，該模型能夠計算得出比較合理的堵塞因子,。