基于傅里叶级数的汽轮机叶根轮槽结构设计

提出了一种基于傅里叶级数的枞树型叶根轮槽的优化设计方法。在叶根轮槽构型表征方面,采用傅里叶级数-直线法,与传统的圆弧-直线法相比,不但具有高保真度和完备性,还扩大了优化的搜索空间,减少了设计变量数目,有效降低计算代价。在优化设计方面,为避免以最小化峰值应力为目标函数引起的迭代震荡和不收敛现象,采用KS函数凝聚应力值,降低了优化问题的非线性程度,保证优化快速稳定收敛。以三齿枞树型叶根轮槽为实例,优化结果表明,傅里叶级数-直线法和KS凝聚法优化可有效降低汽轮机叶根轮槽的应力水平,提高汽轮机结构的可靠性。同时,提出的结构表征和优化设计方法具有较高的通用性和实际工程应用价值,可方便扩展至其他工程结构型线设计。