燃气透平U型通道内部流动换热多目标优化

结合Kriging模型和多目标遗传算法,构建了燃气透平叶片U型通道内部流动换热的多目标优化方法及其优化系统。针对内部冷却结构中常见的U型通道,应用该优化系统进行了以通道相对压损最小与顶面换热量最大为目标的型线的优化。从优化结果中选取了相对压损最小、顶面换热量最大及性能介于两者之间的三种典型结构进行分析,对比了三种结构与初始结构的型线,详细分析了三种结构内部流动换热特性。最后研究了优化前后带肋通道结构内部流动换热性能。

基于伴随方法的叶片冷却通道导热优化研究

本文基于网格节点位置坐标变分技术,针对固体导热问题推导了导热伴随方程及其对应的边界条件,并应用有限体积法求解了导热与伴随方程。给出了固体域表面温度分布反设计问题和固体域平均温度正设计问题对应的目标泛函变分的具体表达式,应用拟牛顿算法构建了优化设计系统。针对空心圆环导热问题,计算了目标函数关于内径的梯度,并将计算结果与有限差分方法和理论值进行对比,验证了导热伴随系统的有效性。最后给出了空心圆柱内壁面形状反设计、空心叶片壁面厚度反设计的计算结果以及叶片型线保持不变,以降低叶片固体域平均温度为目标,对冷却通道隔板位置与厚度进行的优化设计结果。优化结构平均温度与初始结构相比降低了11.1 K。