Optimización del diseño de un compresor transónico de 1.5 etapas basado en un modelo sustituto de BPNN y NSGA-II
Autores: Li, Xinlong; Jin, Yun; Liu, Shuaipeng; Geng, Shaojuan; Zhang, Xiaoyu; Zhang, Hongwu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización del diseño de un compresor transónico de 1.5 etapas basado en un modelo sustituto de BPNN y NSGA-II
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Aerodinámica
Optimización del diseño
Compresor
Parametrización de palas
Optimización NSGA-II
Eficiencia isentrópica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Para lograr la optimización del diseño aerodinámico multiobjetivo de un compresor transónico de 1.5 etapas, se desarrolló una plataforma de diseño que incorpora métodos de parametrización de palas, un modelo sustituto BPNN y el método de optimización NSGA-II. Se seleccionó la distribución del ángulo de escalonamiento de tres filas de palas como variable de optimización, con la eficiencia isentrópica en la nueva condición de diseño y el margen de pérdida establecidos como funciones objetivo. Los resultados demostraron que, sin alterar la forma del perfil de la pala y el contorno de la pared final, el caudal en la condición de diseño aumentó en un 7.1%, el margen de pérdida aumentó en un 1.8%, la eficiencia isentrópica disminuyó en 0.0087 y la relación de presión total experimentó un ligero aumento. Se comparó y analizó el campo de flujo en diferentes condiciones antes y después de la optimización. El análisis indicó que la velocidad tangencial de la salida del rotor se convierte en el factor determinante para la capacidad de trabajo del compresor. El número de Mach relativo en la entrada del rotor emergió como el parámetro clave que afecta la intensidad de la onda de choque y la interacción onda de choque/capa límite, lo que influyó directamente en la eficiencia del paso del rotor. En condiciones cercanas a la pérdida, el ángulo de escalonamiento de la raíz de la paleta del estator es crucial para el rendimiento del compresor.
Descripción
Para lograr la optimización del diseño aerodinámico multiobjetivo de un compresor transónico de 1.5 etapas, se desarrolló una plataforma de diseño que incorpora métodos de parametrización de palas, un modelo sustituto BPNN y el método de optimización NSGA-II. Se seleccionó la distribución del ángulo de escalonamiento de tres filas de palas como variable de optimización, con la eficiencia isentrópica en la nueva condición de diseño y el margen de pérdida establecidos como funciones objetivo. Los resultados demostraron que, sin alterar la forma del perfil de la pala y el contorno de la pared final, el caudal en la condición de diseño aumentó en un 7.1%, el margen de pérdida aumentó en un 1.8%, la eficiencia isentrópica disminuyó en 0.0087 y la relación de presión total experimentó un ligero aumento. Se comparó y analizó el campo de flujo en diferentes condiciones antes y después de la optimización. El análisis indicó que la velocidad tangencial de la salida del rotor se convierte en el factor determinante para la capacidad de trabajo del compresor. El número de Mach relativo en la entrada del rotor emergió como el parámetro clave que afecta la intensidad de la onda de choque y la interacción onda de choque/capa límite, lo que influyó directamente en la eficiencia del paso del rotor. En condiciones cercanas a la pérdida, el ángulo de escalonamiento de la raíz de la paleta del estator es crucial para el rendimiento del compresor.