[发明专利]一种基于涡流发生器的端壁横向二次流控制方法

权利要求书

1.一种基于涡流发生器的端壁横向二次流控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，对光滑叶片通道生成适宜的网格，取端壁网格作为端壁的位置离散化参数空间，并输出涡流发生器设计参数的取值范围；

其中，端壁网格不含附面层网格；

其中，端壁位置通过沿两个网格序号方向I和K进行确定；

进而，位于端壁的一个涡流发生器的位置凭借这两个序号I和K就可以定义，以便于BAYC模型的源项施加；

其中，涡流发生器的设计参数包括：网格序号方向I和K，高度h以及攻角α；

步骤2，基于拉丁超立方采样在步骤1输出的涡流发生器设计参数的取值范围内对涡流发生器设计参数进行采样处理，得到涡流发生器设计参数的样本点；

步骤3，根据步骤2采样处理得到的涡流发生器设计参数的样本点，采用涡流发生器经验统计模型在相应的网格点处施加源项，并对涡流发生器经验统计模型进行CFD仿真，得出样本点流场结果；

步骤4，分析计算得到的步骤3样本点流场结果，提取相应的流场目标函数，并采用克里金模型构建目标函数的响应面；

涡流发生器的应用一方面能够改善叶栅的角区分离，另一方面却也产生了自身对应的总压损失；因此，优化设计涡流发生器方案的两个目标函数分别为尾缘出口截面的质量平均总压损失系数Ω以及无量纲叶栅吸力面分离高度H/c,两个目标函数和相应的变量值范围如式(1)所示:

分别计算得到20个样本点处的Ω和H/c值，基于这些样本点数据，采用克里金模型来构建优化问题的响应面；上述响应面的构建过程只针对分离高度，下面构建多目标优化目标函数如式(2)所示，可以用相同的方法生成针对该目标函数的响应面；

min Obj＝0.5·Ω+0.5·H/c (2)

步骤5，通过遗传算法对步骤4构成的响应面进行全局优化，得到涡流发生器的最优布置；

步骤6，对步骤5生成的涡流发生器的最优布置进行几何实体建模，通过CFD仿真对其流场性能进行确认，并根据流场性能是否符合要求决定跳至步骤7还是步骤2；

步骤7，将涡流发生器的最优布置应用于叶轮机中，实验验证涡流发生器方案的气动效果；

至此，从步骤1到步骤7，完成了一种基于涡流发生器的端壁横向二次流控制方法。

2.如权利要求1所述的一种基于涡流发生器的端壁横向二次流控制方法，其特征在于：步骤2中，拉丁超立方采样不会出现多余的点与重合的点，采样的全空间性确保了采样的广度，能够保证即使不知道源函数特性的情况下依然获得此函数在全空间的信息。

3.如权利要求1所述的一种基于涡流发生器的端壁横向二次流控制方法，其特征在于：步骤6，具体为：

6.1若流场性能符合要求，输出涡流发生器的最优布置，跳至步骤7；

6.2若流场性能不符合要求，则增加拉丁超立方采样的样本点数目，跳至步骤2。