径流叶片扩压器的优化设计对提高离心风机的静压效率有重要作用。基于NACA65平面叶栅试验数据和叶栅保角变换方法,建立径流叶片扩压叶栅的气动设计方法,解决了径流叶栅气动设计中基准叶型的转换问题。通过对叶型的参数化和应用遗传算法的优化,可以进一步优化叶片安装角和局部型线,控制叶片表面的流动分布,降低叶栅总压损失和出口气流落后角,相关算例证明了本文方法的可行性。基于平面叶栅特性图册，基本可以满足扩压器设计性能的要求，但是性能还有提高的可能。随着CFD技术日益成熟，将数值优化与流场分析计算相结合，对扩压叶栅进行优化设计，受到了叶轮机械气动设计者的关注，先后成功地应用于跨音速叶栅和径流叶栅，获得了良好的性能［4～10］。基于NACA65系列叶栅的气动特性计算模型，本文建立一种径流扩压叶栅气动设计与优化的映像平面设计方法，并可以和多种参数优化方法结合，为径流扩压叶栅的气动优化设计建立一条新途径。2平面扩压叶栅的气动设计平面扩压叶栅的几何参数如图1所示。扩压叶栅设计基础条件是叶轮通流计算所确定的叶栅速度三角形，包括叶栅进、出口气流角度β1，β2和轴向流速Vz。本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/气动设计与优化-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机从图1中可见，要实现给定的叶栅速度三角形β1，β2，必须在选定叶栅稠度σ=c/s后，确定进口冲角i，出口落后角δ和叶栅攻角α后，叶栅几何则完全确定。图1扩压叶栅示意2．1冲角i的确定叶栅的最小损失冲角i表示为叶型弯角θ、安装角γ和叶栅稠度σ的函数为:i=KshKt，i(i)10+nθ(1)其中(i)10=βp15+46exp(－2．3σ)－0．1σ3exp［(β1－70)/4］p=0．914+σ3/160n=0．025σ－0．06－(β1/90)(1+1．2σ)1．5+0．43σ式中(i)10———零弯度叶栅的冲角Ksh，Kt，i———叶型修正系数，对于最大厚度位置为10%弦长的NACA65系列叶型来说，Ksh、Kt，i均为1n———冲角随弯角变化的斜率2．2落后角δ的确定由于叶型厚度堵塞的影响，零弯角叶型的最小损失冲角通常为正值。随着弯角的增大，最小损失冲角基本上成正比例地减校稠度和安装角越大，最小损失冲角随弯角的变化越平缓。δ=KshKt，δ(?落后角也未能完全消除。由此推断，如果在初始设计中，加入优化叶片数优选后再进行叶型气动优化，可能会取得更好的效果。表2优化叶栅参数叶栅参数原型优化安装角(°)17．3917．03出口气流落后角(°)7．075．33静压升(Pa)14601485Cp*0．02320．0218图3～6所示为优化前、后叶栅的气动性能和流场的对比。图3叶栅升阻比图4叶栅总压损失系数图5设计工况下叶栅表面压力分布(a)原型(b)优化后图6设计工况下叶栅内静压分布尽管是单工况(设计工况)的优化，但是在整个运行工况范围内，叶栅的升阻比提高了10%，总压损失系数下降了也是10%，叶栅的温度工况范围没有受到影响。小攻角工况下，性能提升更明显。从图5的叶片表面压力分布可见，优化后叶片的出气边负荷增加了，吸力面中部的流动加速减缓，整个吸力面的流向压力梯度均匀化。从图6的流线分析，优化后叶片出气边吸力面侧的流线落后角明显减小，这来源于叶片中部以后的流动压力梯度的减校6结语本文从平面叶栅气动性能模型出发，通过映像叶栅的坐标变换，可以获得径流扩压叶栅的气动设计，而且可以保证叶栅的流动特征角度一致，其气动性能是有保证的。基于经典叶型设计的扩压叶栅，通过CFD分析并优化，还有进一步提高叶栅气动性能的空间。应用案例表明，在合理的叶栅参数化条件下，遗传算法可以求得结构约束许可的解，叶栅性能有明显的提高。本文工作为今后在多工况运行条件下设计并优化径流扩压叶栅提供了新的途径。(下转第7页)2016年第44卷第5期流体机械2气动设计与优化-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站网站采  转摘采集转载中国知网整理!  http://www.kuoguanji168.com/