变流量工况下小型离心压气机多目标优化设计

中国机械工程

变流量工况下小型离心压气机多目标优化设计

唐新姿;肖鹏;蔡鹏;彭锐涛

湘潭大学机械工程学院，湘潭，411105

出版日期:2018-08-25 发布日期:2018-08-27
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（51305377，51375417）；
教育部留学回国人员科研启动基金资助项目（教外司留［2015］1098号）
National Natural Science Foundation of China （No. 51305377，51375417）
Scientific Research Starting Foundation for Returned Overseas Chinese Scholars, Ministry of Education ,China

Multi-objective Optimization Design of Small-centrifugal Compressor under Variable Flow Conditions

TANG Xinzi;XIAO Peng;CAI Peng;PENG Ruitao

School of Mechanical Engineering，Xiangtan University，Xiangtan，Hunan，411105

Online:2018-08-25 Published:2018-08-27
Supported by:
National Natural Science Foundation of China （No. 51305377，51375417）
Scientific Research Starting Foundation for Returned Overseas Chinese Scholars, Ministry of Education ,China

摘要/Abstract

摘要： 为提高离心压气机变流量工况下的性能，基于三维流场分析研究了离心压气机叶片几何参数对其变工况气动性能的影响规律；基于相关性分析建立了降阶的优化设计变量空间，采用拉丁超立方试验设计、Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法进行了离心压气机叶轮变流量工况多目标优化。优化后，叶轮设计流量的压比提高6.43%，效率提高3.99%；小流量时压比提高5.62%，效率提高3.52%；内部流动损失减少，喘振流量减小2.7%，阻塞流量增加6.85%，稳定工作范围得到扩宽。

关键词: 离心压气机, 变工况, 数值计算, Kriging模型, 多目标优化

Abstract: In order to improve the performances of centrifugal compressor under variable flow conditions，the influences of geometric parameters on aerodynamic performances of the centrifugal compressor were investigated by three-dimensional computational flow analysis.The optimal design variable space was established based on correlation analysis.By employing the method of Latin hypercube test design，Kriging model and NSGA-Ⅱ algorithm，the multi-objective optimization of a micro-centrifugal compressor impeller was carried out under variable flow conditions.The pressure ratio and the efficiency of the optimal impeller at the design flow conditions increase by 6.43% and 3.99% respectively；the pressure ratio and the efficiency at the lower-flow conditions increase by 5.62% and 3.52% respectively.The internal flow loss is reduced，the stall flow reduces by 2.7%，the blocking flow increases by 6.85% and the stable working ranges are widened.

Key words: centrifugal compressor, off-design condition, numerical calculation, Kriging model, multi-objective optimization

中图分类号:

TH45

唐新姿;肖鹏;蔡鹏;彭锐涛. 变流量工况下小型离心压气机多目标优化设计[J]. 中国机械工程.

TANG Xinzi;XIAO Peng;CAI Peng;PENG Ruitao. Multi-objective Optimization Design of Small-centrifugal Compressor under Variable Flow Conditions[J]. China Mechanical Engineering.

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