基于预筛选代理模型和直接操纵自由变形参数化的向心涡轮气动优化

摘要

针对向心涡轮三维复杂叶片曲面气动优化过程中存在的几何调控难、控制变量多、寻优效率低等问题，基于直接操纵自由变形方法对向心涡轮流道和叶片多维度几何实施多自由度参数化，并引入预筛选代理模型辅助差分进化算法(Pre-SADE)，结合python和流程自动化批处理脚本构建了数据驱动的向心涡轮全三维气动优化平台。对某向心涡轮开展流道-静/转叶片联合优化设计，结果表明，优化后向心涡轮导叶通道内马赫数明显降低，动静叶吸力面激波损失和分离损失减小，向心涡轮设计点绝热效率和流量分别提高了1.66%和1.7%，设计转速全工况效率特性均有所提升。该方法和平台在保证气动优化效果的同时，可有效减少优化变量和样本真实评估次数，显著改善寻优效率，满足向心涡轮快速、精细化优化设计需求。

关键词

向心涡轮 / 气动优化 / 直接操纵自由变形 / 预筛选代理模型 / 差分进化算法