离心压缩机分流叶片长度与周向位置优化设计

首先提出一种基于线性加权和法的压缩机性能综合评价方法并构建了评价函数;然后利用评价函数分别分析了分流叶片的长度与周向位置分布对压缩机性能的影响;最后兼顾分流叶片的长度和周向位置分布来寻找性能最优的压缩机模型。结果表明当分流叶片向主叶片吸力面偏转时有助于改善流道内流体的流动特性;适当的分流叶片长度能抑制流体的过度扩张,但当分流叶片长度系数超过0.8时,由于进口叶片稠度过大会导致压缩机的流量与效率均大幅下降。当分流叶片长度系数为0.6并向主叶片吸力面偏转时能使压缩机性能最佳。

基于材料替换与结构优化的压缩机活塞轻量化设计

针对某压缩机活塞,采用材料替换和结构优化的方法对其进行轻量化设计。首先利用SolidWorks三维软件建立活塞三维模型,将材料替换为7075铝合金,然后利用SolidWorks Simulation有限元分析方法对活塞进行静力学分析和模态分析。针对材料替换后活塞刚度不足的问题,采用增添加强部件的方法进行结构优化。结果表明,在力学性能不低于初始活塞的前提下,轻量化后活塞质量从834.31 kg降至479.37 kg,减重比例达到42.54%。

基于自由变形技术的分流叶片形状优化设计

基于自由变形技术(FFD)和计算流体力学(CFD)建立了离心压缩机叶片形状优化设计的方法,从而避免了对复杂的实体造型本身进行参数化,提高了优化效率。首先基于自由变形技术建立分流叶片外形的参数化表示,根据优化拉丁超立方试验设计方法构建控制点变化的样本空间,接着通过CFD数值仿真获得各样本的性能参数并建立响应面分析法(RSM)模型,以压缩比与等熵效率最大化目标构建多目标优化模型,进一步采用最小偏差法转化为单目标优化模型并进行求解,最后分析比较了形状优化对压缩机性能和流道内流体流动的影响。结果表明形状优化后压缩机的压缩比提升0.46%,等熵效率提升0.84%,同时减少了流道内低速区域,降低了流动损失。