Бойко А.В. и др. Аэродинамический расчёт и оптимальное проектирование проточной части турбомашин

Бойко А.В., Говорущенко Ю.Н., Ершов С.В., Русанов А.В., Северин С.Д. — Харьков: НТУ "ХПИ", 2002. — 353 с. — ISBN: 966-593-228-4.Рассмотрен новый подход к решению комплексной многоуровневой задачи — оптимальному проектированию турбоустановки как сложной технической системы, с использованием блочно-иерархического процесса оптимизации, обеспечивающий максимум глобального критерия качества системы и её надёжность. Излагается задача об оптимальном пространственном профилировании ступеней турбин на базе современного численного метода расчёта вязкого трёхмерного течения. Описаны вопросы оптимального проектирования проточной части осевых компрессоров. Представлены комплексы программ, с использованием которых проведены расчёты и приводятся многочисленные примеры оптимального профилирования цилиндров, отсеков, ступеней и решеток осевых турбин и компрессоров как в квазидвумерной, так и трёхмерной постановке.
Для научных работников и специалистов по проектированию, расчёту и исследованию турбомашин. Полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов Технических Университетов.Предисловие.
Постановки задач оптимального проектирования технических систем. Общие вопросы оптимизации турбомашин.
Математические модели и задача проектирования объекта.
Метод оптимизации сложных технических устройств.
Построение ФММ подсистем и численные методы решения локальных задач оптимизации.
Оптимизация параметров проточной части осевой турбины.
Математическое моделирование элементов турбомашин.
Аэродинамические модели.
Разработка программ расчета геометрических, газодинамических и прочностных характеристик решеток профилей.
Моделирование состояния рабочих тел и материалов.
Методика создания макромоделей характеристик элементов проточной части осевой турбины.
Программный комплекс МАСТЕР как инструмент решения задач расчета проточной части турбомашин.
Современные методы аэродинамического расчета проточной части турбомашины.
Основные подходы к решению задачи о вязком трехмерном течении в проточной части турбомашины.
Уравнения Навье-Стокса. Приближение тонкого слоя.
Осреднение по Рейнольдсу. Моделирование турбулентной вязкости.
Основные преобразования уравнений.
Постановка задачи с начальными и граничными условиями.
Явно-неявная ENO схема повышенной точности.
Численная реализация. Комплекс программ FlowER.
Расчет обтекания решеток и ступеней турбомашин.
Методы поиска оптимальных решений.
Общие сведения об экстремальных задачах.
Нелинейное программирование.
Методы прямого поиска.
Псевдослучайный поиск на исходных и формальных макромоделях.
Оптимальное проектирование проточной части многоступенчатых турбин.
Постановка задач одномерной и квазидвумерной оптимизации.
Аналитические решения.
Оптимизация многоступенчатой турбины методом нелинейного программирования.
Автоматизация предварительного проектирования проточной части многоступенчатых паровых турбин.
Исследование и оптимизация многоступенчатых турбин с помощью планирования эксперимента.
Оптимизация проточной части с учетом работы на переменных режимах.
Оптимальное проектирование решеток и ступеней турбомашин.
Метод оптимизации основных геометрических параметров решеток профилей.
Метода аналитического профилирования.
Разработка профилей оптимальной аэродинамической формы, удовлетворяющих прочностным и конструктивным требованиям.
Примеры автоматизированного проектирования решеток профилей.
Реализация метода предварительного проектирования многоступенчатой проточной части осевой турбины.
О влиянии тангенциального навала на характеристики осевой турбинной ступени.
Оптимальное пространственное профилирование ступеней турбин.
Постановка задачи об оптимальном пространственном профилировании ступеней турбин.
Программная реализация. Комплекс программ Optimus.
Примеры оптимального пространственного профилирования турбинных ступеней.
Оптимизация проточной части осевых компрессоров.
Общая постановка задачи оптимизации осевого компрессора.
Оптимизация конструктивных лопаточных углов ступени осевого компрессора в осевых зазорах.
Особенности оптимизации сверхзвуковых ступеней.
Оптимизация параметров сложного навала и стреловидности лопаточных венцов компрессора.
Численный пример оптимизации ступени компрессора.,
Постановка задачи оптимизации параметров многоступенчатого компрессора.
Список литературы.