未来飞机推进系统要求压气机的压比和效率均大大高于目前的使用水平,以提高发动机推重比,减小燃油消耗。从气动方面看,要达到以上目的,需要提高压气机单级的做功能力和压比,这就需要不断提高压气机叶型、叶栅的设计水平。 本文是在反方法叶型设计的基础上,采用优化方法有效调节给定的初始速度分布来获得优化叶型。反设计时,对设计者而言,很难给定理想的叶片表面压力分布或速度分布,并且有可能得到一个几何约束不满足的叶型。如:得出的初始叶型可能会出现前、尾缘不封闭的现象。通过研究叶片表面速度分布对叶型形状的影响规律,设计出了一套优化程序,通过有效调节叶片表面速度分布获得了优化的设计叶型。 本文采用的势流函数法中,将无旋方程用新的类无旋方程替代,这样在计算域上得出速度场的解析关系式,计算得出初始叶型;然后以此初始叶型的几何参数,例如前、尾缘的封闭程度、叶型弯角等,为目标函数,通过优化程序对初始速度进行自动调节直到目标函数值最小为止。最后根据设计要求对优化的叶型进行前、尾缘圆弧处理,得出最终叶型。 在进行反方法叶型设计时,研究了一种非线性优化速度分布的方法,分别针对吸、压力面的初始速度分布采用不同的优化手段,可以有效的调节叶型的厚度。并且在设计中可以自由给定攻角、落后角,通过速度分布的优化得到符合工程应用要求的叶型。 多个算例的检验结果表明,本文所提出的方法能对叶片表面速度分布进行有效调节,减少了很多人工调控因素,使叶型设计技术得到了进一步的完善和提高。