Published July 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Design Optimization of a Multistage Axial Flow Compressor Based on Full-Blade Surface Parameterization and Phased Strategy
- 1. Institute of Engineering Thermophysics
- 2. Chinese Academy of Sciences
- 3. University of Chinese Academy of Sciences
- 4. Peking University
Description
A new design optimization method is proposed for the problem of high-precision aerodynamic design of multistage axial compressors. The method mainly contains three aspects: full-blade surface parametrization can significantly reduce the number of control variables per blade row and increase the degrees of freedom of the leading edge blade angle compared with the traditional semiblade parametric method; secondly, the artificial bee colony algorithm improved initialization and food source exploration and exploitation mechanism to enhance the global optimization ability and convergence speed, and a distributed optimization system is built on the supercomputing platform based on this method; finally, a phased optimization strategy based on the "synchronous change in multirow blades" is proposed, and expert experience is introduced to achieve a better balance between exploration and exploitation. The optimization method is applied to the AL-31F four-stage low-pressure compressor. As a result, the adiabatic efficiency is improved by 0.67% and the surge margin is improved by 3.1% under the premise that the total pressure ratio and mass flow rate satisfy the constraints, which verifies the effectiveness and engineering practicality of the proposed optimization method in the field of multistage axial flow compressor aerodynamic optimization.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم اقتراح طريقة جديدة لتحسين التصميم لمشكلة التصميم الديناميكي الهوائي عالي الدقة للضواغط المحورية متعددة المراحل. تحتوي الطريقة بشكل أساسي على ثلاثة جوانب: يمكن أن تقلل معلمات سطح الشفرة الكاملة بشكل كبير من عدد متغيرات التحكم لكل صف شفرة وتزيد من درجات حرية زاوية الشفرة الأمامية مقارنة بالطريقة البارامترية شبه الشفرة التقليدية ؛ ثانيًا، حسنت خوارزمية مستعمرة النحل الاصطناعية آلية التهيئة واستكشاف واستغلال مصدر الغذاء لتعزيز قدرة التحسين العالمية وسرعة التقارب، وتم بناء نظام تحسين موزع على منصة الحوسبة الفائقة بناءً على هذه الطريقة ؛ وأخيرًا، يتم اقتراح استراتيجية تحسين مرحلية تعتمد على "التغيير المتزامن في شفرات الصفوف المتعددة"، ويتم تقديم خبرة الخبراء لتحقيق توازن أفضل بين الاستكشاف والاستغلال. يتم تطبيق طريقة التحسين على ضاغط الضغط المنخفض رباعي المراحل AL -31F. ونتيجة لذلك، تتحسن الكفاءة الأديباتية بنسبة 0.67 ٪ ويتحسن هامش الاندفاع بنسبة 3.1 ٪ في ظل فرضية أن نسبة الضغط الإجمالية ومعدل تدفق الكتلة يفيان بالقيود، مما يتحقق من الفعالية والعملية الهندسية لطريقة التحسين المقترحة في مجال التحسين الديناميكي الهوائي لضاغط التدفق المحوري متعدد المراحل.Translated Description (French)
Une nouvelle méthode d'optimisation de la conception est proposée pour le problème de la conception aérodynamique de haute précision des compresseurs axiaux à plusieurs étages. Le procédé contient principalement trois aspects : la paramétrisation de la surface des pales complètes peut réduire considérablement le nombre de variables de contrôle par rangée de pales et augmenter les degrés de liberté de l'angle des pales du bord d'attaque par rapport à la méthode paramétrique semi-lames traditionnelle ; deuxièmement, l'algorithme de colonie d'abeilles artificielles a amélioré l'initialisation et le mécanisme d'exploration et d'exploitation des sources de nourriture pour améliorer la capacité d'optimisation globale et la vitesse de convergence, et un système d'optimisation distribué est construit sur la plate-forme de supercalcul basé sur cette méthode ; enfin, une stratégie d'optimisation progressive basée sur le « changement synchrone des pales multi-rangées » est proposée, et une expérience d'expert est introduite pour atteindre un meilleur équilibre entre l'exploration et l'exploitation. La méthode d'optimisation est appliquée au compresseur basse pression à quatre étages AL-31F. En conséquence, l'efficacité adiabatique est améliorée de 0,67 % et la marge de pompage est améliorée de 3,1 % en partant du principe que le rapport de pression totale et le débit massique satisfont aux contraintes, ce qui vérifie l'efficacité et la faisabilité technique de la méthode d'optimisation proposée dans le domaine de l'optimisation aérodynamique du compresseur à flux axial multi-étages.Translated Description (Spanish)
Se propone un nuevo método de optimización del diseño para el problema del diseño aerodinámico de alta precisión de compresores axiales multietapa. El método contiene principalmente tres aspectos: la parametrización de la superficie de la pala completa puede reducir significativamente el número de variables de control por fila de pala y aumentar los grados de libertad del ángulo de la pala de borde de ataque en comparación con el método paramétrico semiblaque tradicional; en segundo lugar, el algoritmo de colonia de abejas artificiales mejoró la inicialización y el mecanismo de exploración y explotación de fuentes de alimentos para mejorar la capacidad de optimización global y la velocidad de convergencia, y se construye un sistema de optimización distribuido en la plataforma de supercomputación basada en este método; finalmente, se propone una estrategia de optimización por fases basada en el "cambio síncrono en palas de varias hileras", y se introduce la experiencia de expertos para lograr un mejor equilibrio entre la exploración y la explotación. El método de optimización se aplica al compresor de baja presión de cuatro etapas AL-31F. Como resultado, la eficiencia adiabática se mejora en un 0,67% y el margen de sobretensión se mejora en un 3,1% bajo la premisa de que la relación de presión total y el caudal másico satisfacen las restricciones, lo que verifica la efectividad y la practicidad de ingeniería del método de optimización propuesto en el campo de la optimización aerodinámica del compresor de flujo axial multietapa.Files
5583681.pdf.pdf
Files
(4.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8e2678e4b54819187358dbb414f642c7
|
4.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين تصميم ضاغط التدفق المحوري متعدد المراحل بناءً على معلمات السطح ذات الشفرة الكاملة والاستراتيجية المرحلية
- Translated title (French)
- Optimisation de la conception d'un compresseur à flux axial à plusieurs étages basée sur la paramétrisation de la surface de la lame complète et la stratégie progressive
- Translated title (Spanish)
- Optimización del diseño de un compresor de flujo axial multietapa basado en la parametrización de la superficie de pala completa y la estrategia en fases
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3174068980
- DOI
- 10.1155/2021/5583681
References
- https://openalex.org/W1883541502
- https://openalex.org/W1967442495
- https://openalex.org/W1990580778
- https://openalex.org/W2003553868
- https://openalex.org/W2047094503
- https://openalex.org/W2138002307
- https://openalex.org/W2169064301
- https://openalex.org/W2557266951
- https://openalex.org/W2735371186
- https://openalex.org/W2768741385
- https://openalex.org/W2790279427
- https://openalex.org/W280413333
- https://openalex.org/W2812717204
- https://openalex.org/W2887581340
- https://openalex.org/W2952283706
- https://openalex.org/W2962144629
- https://openalex.org/W2969263172
- https://openalex.org/W2987680917
- https://openalex.org/W2998335393
- https://openalex.org/W3006387995
- https://openalex.org/W3006986714
- https://openalex.org/W3094111213
- https://openalex.org/W4251673159