(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211217907.4 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号 (72)发明人 姜斌　李赫飞　闫巍　郑群　 (74)专利代理 机构 北京盛广信合知识产权代理 有限公司 161 17 专利代理师 秦全 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方 法 (57)摘要 本发明公开了一种新型燃气轮机轴流压气 机叶型优化方法， 包括以下步骤： 基于贝塞尔曲 线， 获得轴流压气机叶型的初始叶型； 基于所述 初始叶型的总压损失系数， 构建目标函数； 基于 所述目标函数对所述初始 叶型的表面载荷布局 进行遗传算法寻优， 获得最优叶型。 本发明可 以 实现针对特定边界条件下的三维叶型优化， 对于 提升叶栅以及压气机性能具有显著效果， 具有在 工程设计中应用的意 义。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115455608 A 2022.12.09 CN 115455608 A 1.一种新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 基于贝塞尔曲线， 获得轴流压气机叶型的初始叶型； 基于所述初始叶型的总压损失系数， 构建目标函数； 基于所述目标函数对所述初始叶型的表面载荷布局进行遗传算法寻优， 获得最优叶 型。 2.根据权利要求1所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 基于贝塞尔曲线， 获得轴流压气机叶型的初始叶型的过程包括， 基于贝塞尔曲线， 输入 中弧线和厚度分布曲线的几何参数， 得到型线坐标； 基于所述型线坐标， 对轴流压气 机叶型 进行参数化造型， 获得初始叶型。 3.根据权利要求2所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 获得中弧线的几何参数的过程包括， 基于无量纲参数， 获得中弧线的控制点坐标； 基于 所述中弧线的控制点坐标， 获得所述中弧线的几何参数， 所述中弧线的几何参数包括弦长、 安装角、 进出口几何角。 4.根据权利要求2所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 所述厚度分布曲线的几何参数包括相对前缘、 尾缘半径、 最大相对厚度、 最大厚度位 置、 前缘楔形角正切、 尾缘楔形角正切。 5.根据权利要求1所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 对所述初始叶型的表面载荷布局进行遗传算法寻优之前还包括， 对所述初始叶型的参 数化造型文件进行网格划分、 流场求 解和后处 理。 6.根据权利要求1所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 构建目标函数的过程包括， 基于所述初始叶型的总压损 失系数、 攻角和与所述攻角对 应的权重因子， 构建目标函数。 7.根据权利要求1所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 基于所述目标函数对所述初始叶型的表面载荷布局进行遗传算法寻优的过程包括， 输入个体的自变量数组， 对所述自变量数组进行基因编码； 进行种群 个体初始化， 并基于个 体解与最大值 解的距离 评价个体适应度； 基于适应度函数值， 获得最优个 体数组； 预设交叉概率和变异概率， 基于随机函数产生的随机数获得所述最优个体数组 的交叉 结果或变异结果； 当满足最大进化代数， 则输出最终结果， 解码最优个 体。 8.根据权利要求7 所述的新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 其特 征在于， 解码最优个体的过程包括， 预设基因链长度、 目标变量的优化范围， 将二进制编码转换 为十进制浮点数， 基于所述基因链长度、 优化范围、 十进制浮点数， 获得最优个体解码后的 实数； 所述 最优个体为获得的最优叶型的最优参数变量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455608 A 2一种新型燃 气轮机轴流压气机叶型优化方 法 技术领域 [0001]本发明属于燃气轮机轴流压气机的气动设计领域， 特别是涉及 一种新型燃气轮机 轴流压气机叶型优化方法。 背景技术 [0002]自提出多级轴流压气机的概念起， 科研人员就对轴流压气机及 其设计方法展开了 研究。 特别是在近七十年的飞行器及航空发动机发展的带动下， 作为核心部件的轴流压气 机设计技术取得了巨大的成功。 随着燃气 轮机不断向大功 率、 大流量和高压比发展， 作为重 要部件之一的轴流压气 机越发需要更先进和更精细化的设计方法， 但是随着轴流压气 机性 能指标的要求 不断攀升， 传统轴流压气机设计技 术也面临着巨大的挑战。 [0003]压气机设计体系随着流场机理研究的不断深入、 计算机处理能力的提高、 实验方 法与制造技术的进步而不断发展。 吴仲华教授提出的S1/S2两类流面理论使叶轮机械内部 三维流动的求解得到了简化， 奠定了流线曲率法的基础， 从此准三维设计与分析体系就一 直扮演着重要角色。 虽然随着计算机运算速度的提高， 可以实现从一维初始设计直接到全 三维设计阶段的跨越， 但就目前的条件来看， 准三维设计仍是时间成本最低、 最高效的手段 之一， 是串联起整个压气机设计 体系的重要环 节。 [0004]将优化算法与压气机气动设计相结合是提高性能的常用手段， 而基于遗传算法基 本理论的寻优 对于轴流压气机叶型优化方面具有较高的工程 意义。 发明内容 [0005]本发明的目的是提供一种新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 可以根据用户 选择的目标函数来针对不同指标进行优化设计,以解决上述现有技 术存在的问题。 [0006]为实现上述目的， 本发明提供了一种新型燃气轮机轴流压气机叶型优化方法， 包 括以下步骤： [0007]基于贝塞尔曲线， 获得轴流压气机叶型的初始叶型； [0008]基于所述初始叶型的总压损失系数， 构建目标函数； [0009]基于所述目标函数对所述初始叶型的表面载荷布局进行遗传算法寻优， 获得最优 叶型。 [0010]可选的， 基于贝塞尔曲线， 获得轴流压气机叶型的初始叶型的过程包括， 基于贝塞 尔曲线， 输入中弧线和厚度分布曲线的几何参数， 得到型线坐标； 基于所述型线坐标， 对轴 流压气机叶型进行参数化造型， 获得初始叶型。 [0011]可选的， 获得中弧线的几何参数的过程包括， 基于无量纲参数， 获得中弧线的控制 点坐标； 基于所述中弧线的控制点坐标， 获得所述中弧线的几何参数， 所述中弧线的几何参 数包括弦长、 安装角、 进出口几何角。 [0012]可选的， 所述厚度分布曲线的几何参数包括相对前缘、 尾缘半径、 最大相对厚度、 最大厚度位置、 前缘楔形角正切、 尾缘楔形角正切。说　明　书 1/6 页 3 CN 115455608 A 3