現(xiàn)代葉輪機械新技術(shù)及應(yīng)用

目錄
叢書序
前言
第1章　緒論
1.1　壓氣機中的主要流動現(xiàn)象及分析　001
1.1.1　壓氣機中的附面層流動分離現(xiàn)象　002
1.1.2　葉尖泄漏流動　004
1.1.3　激波損失　010
1.1.4　壓氣機葉柵內(nèi)的旋渦　013
1.1.5　壓氣機中的非定常效應(yīng)　014
1.2　壓氣機中的主要流動損失及其被動控制技術(shù)　016
1.2.1　葉型損失及其被動控制方法　017
1.2.2　激波損失及其控制方法　019
1.2.3　端壁二次流損失及控制方法　020
1.2.4　葉尖間隙泄漏損失及其控制方法　026
1.3　葉輪機械復雜流動主動控制技術(shù)　032
1.3.1　附面層吸附技術(shù)　032
1.3.2　引氣技術(shù)　037
1.3.3　射流技術(shù)　038
1.3.4　等離子體放電激勵技術(shù)　042
1.4　小結(jié)　043
參考文獻　044
第2章　壓氣機葉片智能優(yōu)化設(shè)計新技術(shù)
2.1　葉片優(yōu)化設(shè)計方法的發(fā)展與應(yīng)用　053
2.1.1　葉片設(shè)計技術(shù)發(fā)展的迫切需求　053
2.1.2　傳統(tǒng)的葉型設(shè)計方法的制約與不足　054
2.1.3　優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展及葉片造型中的應(yīng)用　055
2.1.4　葉型優(yōu)化設(shè)計研究回顧　058
2.2　基于遺傳算法的可控擴散葉型優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　064
2.2.1　遺傳算法的基本原理及特點　064
2.2.2　基本遺傳算法的參數(shù)及運行流程　065
2.2.3　基本遺傳算法的實現(xiàn)　066
2.2.4　基本遺傳算法的改進策略　069
2.2.5　采用改進遺傳算法的可控擴散葉型優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　070
2.2.6　小結(jié)　079
2.3　基于改進人工蜂群算法的大彎度葉型優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　080
2.3.1　大彎度葉型優(yōu)化設(shè)計平臺搭建　080
2.3.2　大彎度葉型優(yōu)化設(shè)計　085
2.3.3　多工況條件下的大彎度葉型優(yōu)化設(shè)計　089
2.3.4　小結(jié)　095
2.4　考慮端壁效應(yīng)的高負荷葉柵優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　096
2.4.1　研究對象　096
2.4.2　高負荷葉柵全三維造型方法研究　097
2.4.3　考慮端壁效應(yīng)的高負荷葉柵優(yōu)化設(shè)計方法　103
2.4.4　考慮端壁效應(yīng)的高負荷葉柵優(yōu)化設(shè)計結(jié)果　107
2.4.5　小結(jié)　117
參考文獻　118
第3章　高負荷壓氣機串列葉片設(shè)計技術(shù)
3.1　串列葉片造型方法概述　122
3.1.1　串列葉片概念的提出及研究概述　122
3.1.2　串列葉型的幾何參數(shù)　123
3.1.3　串列基元葉型的生成　128
3.1.4　三維串列葉片的造型　130
3.2　基于并行多點采樣策略的串列葉柵多目標優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　134
3.2.1　引言　134
3.2.2　多目標優(yōu)化系統(tǒng)　135
3.2.3　改進并行多點采樣策略　136
3.2.4　物理規(guī)劃　139
3.2.5　研究對象和數(shù)值方法　139
3.2.6　高負荷串列葉柵的優(yōu)化　142
3.2.7　優(yōu)化結(jié)果和分析　143
3.2.8　小結(jié)　147
3.3　大彎角串列葉型形狀及相對位置的耦合優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　147
3.3.1　引言　147
3.3.2　改進粒子群算法　148
3.3.3　研究對象　152
3.3.4　數(shù)值方法　153
3.3.5　NURBS參數(shù)化方法　153
3.3.6　自適應(yīng)Kriging模型　154
3.3.7　優(yōu)化系統(tǒng)簡介　155
3.3.8　優(yōu)化結(jié)果和分析　157
3.3.9　小結(jié)　161
3.4　彎掠優(yōu)化對高負荷跨聲速串列轉(zhuǎn)子的影響分析　162
3.4.1　引言　162
3.4.2　研究對象及數(shù)值方法　162
3.4.3　復合彎掠優(yōu)化方法　164
3.4.4　彎掠優(yōu)化結(jié)果與分析　165
3.4.5　小結(jié)　174
參考文獻　175
第4章　葉輪機內(nèi)部二次流動的端壁控制技術(shù)
4.1　葉輪機內(nèi)部二次流動的形成與發(fā)展　177
4.1.1　軸流葉輪機內(nèi)部二次流動定義　178
4.1.2　葉輪機內(nèi)部二次流的產(chǎn)生及特點分析　179
4.1.3　葉柵二次流的旋渦模型及其影響效應(yīng)　181
4.2　非軸對稱端壁技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用　184
4.2.1　渦輪非軸對稱端壁技術(shù)的發(fā)展　184
4.2.2　壓氣機葉柵非軸對稱端壁造型研究進展　186
4.3　非軸對稱端壁造型方法的研究　188
4.3.1　Rose非軸對稱端壁造型方法　188
4.3.2　FAITH端壁造型方法　189
4.3.3　中弧線旋轉(zhuǎn)法　191
4.3.4　三角函數(shù)造型法　191
4.3.5　壓差造型法　192
4.3.6　非均勻有理樣條函數(shù)法　193
4.3.7　非軸對稱端壁序列二次規(guī)劃優(yōu)化造型技術(shù)　194
4.3.8　基于Bezier曲線的端壁造型方法及應(yīng)用　196
4.4　軸流壓氣機非軸對稱端壁造型技術(shù)　208
4.4.1　跨聲速軸流壓氣機非軸對稱端壁造型優(yōu)化設(shè)計　208
4.4.2　非軸對稱端壁造型在對轉(zhuǎn)壓氣機中的應(yīng)用　214
4.4.3　小結(jié)　219
4.5　高壓渦輪導向器非軸對稱端壁優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　219
4.5.1　端壁參數(shù)化造型方法　220
4.5.2　數(shù)值優(yōu)化方法　221
4.5.3　目標函數(shù)設(shè)計　222
4.5.4　高壓渦輪導向器中非軸對稱端壁造型優(yōu)化設(shè)計　223
4.5.5　小結(jié)　234
參考文獻　235
第5章　壓氣機附面層吸附技術(shù)
5.1　附面層吸附技術(shù)的原理　239
5.1.1　附面層吸附對下游附面層動量厚度變化的影響　239
5.1.2　從熱力學原理出發(fā)分析附面層吸附效果　243
5.1.3　小結(jié)　249
5.2　附面層吸附技術(shù)的發(fā)展　249
5.2.1　附面層吸附技術(shù)研究現(xiàn)狀　249
5.2.2　吸附式風扇/壓氣機設(shè)計技術(shù)　252
5.3　吸附式葉型優(yōu)化設(shè)計策略　260
5.3.1　防止吸附式葉型附面層分離的控制策略　260
5.3.2　基于蜂群算法的吸附式葉型智能優(yōu)化設(shè)計策略　262
5.3.3　吸附式壓氣機葉型及抽吸方案的耦合優(yōu)化設(shè)計策略　269
5.3.4　高空條件下低雷諾數(shù)葉型＋吸附式葉型耦合優(yōu)化設(shè)計策略　294
5.3.5　小結(jié)　306
5.4　吸附式壓氣機葉柵風洞吹風實驗　306
5.4.1　高亞聲速平面葉柵風洞介紹　307
5.4.2　兩套吸附式壓氣機葉柵實驗　309
5.4.3　兩級風扇進口級靜子葉尖常規(guī)葉柵實驗和吸附式葉柵實驗結(jié)果分析　319
5.4.4　小結(jié)　324
5.5　吸附式風扇/壓氣機氣動設(shè)計技術(shù)　325
5.5.1　抽吸對壓氣機整體性能參數(shù)的影響　325
5.5.2　吸附式壓氣機設(shè)計與分析方法　327
5.5.3　小結(jié)　343
參考文獻　343
第6章　對轉(zhuǎn)壓氣機技術(shù)
6.1　對轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及技術(shù)特點分析　346
6.1.1　對轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展　346
6.1.2　對轉(zhuǎn)技術(shù)的特點及存在問題分析　350
6.1.3　壓氣機對轉(zhuǎn)與其他新技術(shù)的融合　353
6.2　對轉(zhuǎn)壓氣機特性及流場結(jié)構(gòu)分析　355
6.2.1　對轉(zhuǎn)壓氣機數(shù)值模擬結(jié)果分析　356
6.2.2　對轉(zhuǎn)壓氣機葉片表面極限流線分析　360
6.2.3　小結(jié)　363
6.3　轉(zhuǎn)速比和軸向間隙對對轉(zhuǎn)壓氣機性能的影響分析　364
6.3.1　轉(zhuǎn)速比對壓氣機性能的影響　364
6.3.2　軸向間隙對對轉(zhuǎn)壓氣機性能的影響　376
6.3.3　小結(jié)　385
6.4　對轉(zhuǎn)技術(shù)的思考與展望　386
6.4.1　對轉(zhuǎn)技術(shù)存在的問題思考　386
6.4.2　對轉(zhuǎn)技術(shù)展望　387
參考文獻　387
第7章　葉輪機等離子體流動控制技術(shù)
7.1　等離子體流動控制技術(shù)　389
7.1.1　介質(zhì)阻擋放電等離子體激勵　390
7.1.2　等離子體合成射流激勵　390
7.1.3　電弧放電等離子體激勵　391
7.2　等離子體激勵對壓氣機葉尖泄漏流動的控制　392
7.3　等離子體激勵對轉(zhuǎn)子葉尖失速的控制　397
7.4　等離子體流動控制在壓氣機靜子中的應(yīng)用　401
7.4.1　吸力面激勵布局流動控制效果　401
7.4.2　端壁激勵布局流動控制效果　403
7.5　展望　404
參考文獻　405
第8章　人工智能技術(shù)在葉輪機領(lǐng)域的應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢
8.1　人工智能技術(shù)及應(yīng)用　407
8.1.1　氣動優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的研究現(xiàn)狀　408
8.1.2　遺傳算法在優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀　409
8.1.3　仿生智能算法研究與應(yīng)用現(xiàn)狀　411
8.1.4　現(xiàn)代人工智能技術(shù)發(fā)展概況　412
8.2　應(yīng)用改進型BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的葉片優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　414
8.2.1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述　414
8.2.2　BP前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及算法　416
8.2.3　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本庫的建立　417
8.2.4　基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風扇靜子葉片優(yōu)化　419
8.2.5　小結(jié)　424
8.3　基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失和落后角模型及應(yīng)用　425
8.3.1　傳統(tǒng)損失和落后角模型發(fā)展　425
8.3.2　損失和落后角代理模型研究　426
8.3.3　代理模型建立及應(yīng)用　427
8.3.4　代理模型介入壓氣機特性計算的程序流程　435
8.3.5　E3十級高壓壓氣機預(yù)測結(jié)果　439
8.3.6　優(yōu)化聚類中心數(shù)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型計算結(jié)果　446
8.3.7　支持向量機代理模型計算結(jié)果　448
8.3.8　小結(jié)　450
8.4　微分蜂群支持向量機混合算法與葉片優(yōu)化設(shè)計技術(shù)　450
8.4.1　蜂群支持向量機算法的演進：DEABCSVM　450
8.4.2　DEABCSVM算法數(shù)值實驗　453
8.4.3　基于DEABCSVM算法的葉型優(yōu)化設(shè)計　456
8.4.4　小結(jié)　462
參考文獻　462