单级跨声速风扇转子叶片多目标优化设计

黄磊，余华蔚

（中国燃气涡轮研究院，成都610500）

单级跨声速风扇转子叶片多目标优化设计

黄磊，余华蔚

（中国燃气涡轮研究院，成都610500）

以单级跨声速风扇为研究对象，采用叶片参数化造型、人工神经网络构建近似函数及遗传算法寻优相结合的方法，在级环境下对转子叶片进行周向积叠的多目标三维气动优化设计。结果表明，该单级风扇在保持质量流量和总压比基本不变的前提下，优化后设计点绝热效率提高了0.88%，优化后所获得的根部反弯、顶部正弯叶片，可有效改善叶根和叶片中上部的流动损失。

航空发动机；跨声速风扇；弯叶片；优化设计；遗传算法；人工神经网络

1　引言

风扇/压气机是航空发动机最重要的部件之一，其性能好坏直接影响发动机的耗油率、涡轮前温度等参数。因此，风扇/压气机初始设计完成后，对其性能进行优化十分重要。

随着计算机技术和各种寻优算法的不断发展，在叶轮机械领域利用某些算法进行叶片优化设计来提高风扇/压气机性能已成为可能。在此之前，有学者利用遗传算法、模拟退火法、梯度法、响应面法等，对各种叶轮的静子和转子叶型进行优化设计。结果显示，通过一些优化方法，可以提高叶轮效率，改善叶片表面的压力分布和速度分布，降低边界层流动损失，同时也缩短了设计周期［1-3］。

已有研究表明，采用周向弯曲叶片可有效改善风扇/压气机的性能，但改善程度取决于原型叶片设计水平和三维优化水平［4］。……