[发明专利]一种轴流风扇多点气动优化设计方法

权利要求书

1.一种轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，包括：

获取原型方案中叶片通道的三维几何数据，并进行参数化处理；

基于原型方案中叶片通道的转子叶片，选取控制点和中弧线，并建立控制点坐标和中弧线曲线坐标之间的关系；

在满足设计约束的条件下，选取峰值效率点和近失速点两个不同的工况点作为优化点；

设定优化约束条件，基于峰值效率点的绝热效率和近失速点的绝热效率，构建绝热效率的组合模型，以该组合模型作为目标函数进行优化；

设定控制点坐标的变化范围，将控制点的坐标信息作为优化变量，构建关于控制点的参数空间；

通过所述参数空间到样本空间的映射获得样本空间的所有样本元素，并获取每个样本元素对应的目标函数值，即获取每个样本元素在所述优化点处的绝热效率；

进行目标函数全局寻优，以获得优化的目标函数值，以及优化的目标函数值对应的控制点参数信息；

根据所述优化的目标函数值相应的控制点参数信息获取中弧线曲线的坐标信息，进而根据所述中弧线曲线重构轴流风扇的气动优化设计方案，即优化后的轴流风扇设计方案。

2.根据权利要求1所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，所述控制点坐标和所述中弧线曲线坐标之间的关系采用四次样条函数进行关联：

其中，P_i+r为控制截面第i段曲线S_i的控制点坐标，S_i(t_u)为控制截面第i段曲线S_i的坐标，B_r(t_u)为样条基函数，t_u为参数t在u∈[0,1]位置处的值，v(u)为叶型中弧线曲线坐标。

3.根据权利要求2所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，所述样条基函数B_r(t_u)的形式为：

4.根据权利要求1所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，

所述绝热效率的组合模型为：η＝αη_d+(1-α)η_s，其中，α为权重系数，η为每个样本元素在优化点处的绝热效率，η_d和η_s分别为样本空间元素对应的风扇转子的峰值效率点和近失速点的绝热效率。

5.根据权利要求4所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，所述优化约束条件包括质量流量约束条件：

其中，和分别为样本元素对应的叶片通道和原型方案中叶片通道的峰值效率点的质量流量，和分别为样本元素对应的叶片通道和原型方案中叶片通道的近失速点的质量流量。

6.根据权利要求5所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，

所述优化约束条件还包括总压比约束条件：

其中，π和π₀分别为样本元素对应的叶片通道和原型方案中叶片通道的峰值效率点的总压比，π_s和π_s0分别为样本元素对应的叶片通道和原型方案中叶片通道的近失速点的总压比。

7.根据权利要求1所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，

所述获取每个样本元素对应的目标函数值包括：

分别对样本空间内每个样本元素对应方案的流动区域进行网格划分；

基于所述原型方案设置峰值效率点边界条件和近失速点边界条件，分别完成峰值效率点和近失速点的流场求解,获得样本元素对应方案的峰值效率点绝热效率和近失速点绝热效率；

根据所述优化点的绝热效率组合模型获取每个样本元素对应的目标函数值。

8.根据权利要求1所述的轴流风扇多点气动优化设计方法，其特征在于，

所述参数化处理包括：沿叶展方向选取m个控制截面，并在每个所述控制截面上设置n个控制点。