多级轴流透平叶片的三维流道一维化优化设计方法

来源：动力工程学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：李紫旸, 戚乾刚, 曹培愉, 黄典贵,

摘要：针对现有多级透平设计过程繁琐、设计周期长、经验依赖性强的缺点,基于流量守恒、实际气体模型和一维损失模型,采用内点算法寻优,结合叶型参数化方法,提出了适用于多级透平叶片的三维流道一维化优化设计方法,并搭建对应自动优化设计平台。该方法通过将叶片流道沿径向切分为多个子流道进行单独设计,再结合三维数值模拟结果修正损失模型并进行迭代优化,从而跳过准三维设计步骤并有效减少全三维设计的迭代次数,在缩短设计时间并降低对经验的依赖性的同时获得精准且气动性能优良的设计结果,最后采用某300 MW F级燃气轮机四级透平进行验证。结果表明:利用该方法得到的透平设计结果与三维数值模拟结果基本一致;相比于原型设计,其各透平级动静叶的攻角匹配更优良,叶片扭转程度小,从而显著降低二次流损失,且轮周效率提升0.66百分点,质量流量提升1.24%,轴功提升1.99%。

关键词：多级轴流透平,气动设计,叶片流道,损失模型,气动性能,