工程热物理学报2024,Vol.45Issue(1) :46-57.

基于高效高精度离散伴随方法的叶轮机叶片气动优化设计

An Efficient and Accurate Discrete Adjoint Method for Aerodynamic Design Optimization of Turbomachinery Blades

吴航空 王丁喜 黄秀全
工程热物理学报2024,Vol.45Issue(1) :46-57.

基于高效高精度离散伴随方法的叶轮机叶片气动优化设计

An Efficient and Accurate Discrete Adjoint Method for Aerodynamic Design Optimization of Turbomachinery Blades

吴航空 1王丁喜 2黄秀全2
扫码查看

作者信息

  • 1. 西北工业大学动力与能源学院,西安 710072
  • 2. 西北工业大学动力与能源学院,西安 710072;航空发动机内流重点实验室,西安 710072
  • 折叠

摘要

精确的灵敏度信息是开展高效伴随优化设计的关键.首先在课题组自主研发的雷诺平均纳维-斯托克斯方程的基础上,借助源代码转化类型的自动微分软件-Tapenade开发离散伴随求解器.然后着重研究流场求解器收敛特性、伴随求解器收敛特性、"定黏假设"方法和四种不同灵敏度计算方法对离散伴随灵敏度求解精度的影响,并总结高效高精度灵敏度求解方法的经验,为后续开展高效伴随优化设计奠定基础.最后以跨声速转子NASA Rotor 67为研究对象开展叶轮机气动优化设计,并采用商业软件NUMECA对优化结果进行校核,验证优化结果的可靠性及有效性.

Abstract

The key to performing efficient adjoint-based design optimization is accurate sensitivity information.First,based on the in-house Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)flow solver,the discrete adjoint solver is developed using the source code transformation automatic differentia-tion tool-Tapenade.Second,the effect of both flow and adjoint solvers'residual convergence levels,constant eddy viscosity assumption,and four different sensitivity evaluation methods on adjoint sen-sitivity accuracy is mainly studied.Then,the experiences of computing efficient and accurate adjoint sensitivity information are summarized,which provide the basis for performing efficient adjoint-based design optimization.Finally,the adjoint-based turbomachinery aerodynamic design optimization of the transonic compressor rotor-NASA Rotor 67 is performed.Moreover,the commercial software-NUMECA is used to further verify the effectiveness and reliability of the optimization results.

关键词

离散伴随/收敛特性/灵敏度计算方法/定黏假设/叶轮机/气动优化设计

Key words

discrete adjoint/convergence level/sensitivity evaluation/constant eddy viscosity as-sumption/turbomachinery/aerodynamic design optimization

引用本文复制引用

基金项目

国家科技重大专项(2017-Ⅱ-0009-0023)

西北工业大学博士论文创新基金(CX2022045)

出版年

2024
工程热物理学报
中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所

工程热物理学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.4
ISSN:0253-231X
参考文献量2
段落导航相关论文