摘要：采用共轭换热分析方法,实现了C3X型高温叶片的流热固耦合分析,计算结果与实验数据的比较验证了数值方法的可靠性。结合自适应多目标差分进化算法、多目标概念的约束处理方法和三维叶栅自动参数化造型方法,自主开发了适用于高温叶片的自动多目标多学科优化设计平台。以C3X型叶片为参考叶片,选择总压恢复系数最大和叶片最高温度最低为目标进行优化设计。优化后获得了21个Pareto解。详细气热分析表明优化设计得到的叶片性能明显优于参考叶片,验证了所建立的高温叶片多学科设计平台的有效性。

摘要：针对高温叶片气热多学科优化设计问题中设计变量过多造成的维数灾难问题,提出了基于数据挖掘技术的显著变量识别方法。采用显著变量识别方法剔除了对高温叶片Mark II气热性能影响小的设计变量,使设计变量个数从36个减少为15个。通过耦合共轭换热分析方法、三维叶片及冷却系统参数化方法以及自适应多目标差分进化算法,建立了高温叶片多学科多目标设计优化系统。基于显著变量识别方法获得的设计变量,完成了Mark II型叶片的气热性能多学科设计优化。优化获得了9个Pareto解,典型Pareto解的气热分析结果表明,优化后叶片的气热性能明显优于原始叶片,验证了基于数据挖掘技术的高温叶片多学科设计方法的有效性。

摘要：燃气轮机被誉为制造业王冠上的明珠,是关乎国防安全、能源安全和保持工业竞争力的战略产业,是一个国家科技和工业整体实力的重要标志之一。燃气轮机制造装备水平的提升依赖于基础研究的重大突破。自国家重点基础研究发展计划(973计划)实施以来,共支持了两项重型燃气轮机制造基础研究项目。2006年,西安交通大学王铁军教授作为项目首席科学家主持了我国重型燃气轮机制造基础研究的第一个国家973计划项目,2011年项目结题验收为优秀。2012年,项目得到了国家973计划的持续支持。这2个国家973计划项目实施10年来,通过与东方电气集团东方汽轮机有限公司等单位协同创新,将基础理论研究融入企业实践,在高温透平叶片的传热与冷却技术、热障涂层强度理论与检测技术、高温透平叶片增材制造技术、高温透平叶片精密加工与检测技术、热力透平密封技术、轴承转子系统动力学等方面取得了重要进展,初步形成了重型燃气轮机高温叶片自主制造与实验验证能力,包括冷却设计、定向晶成形、涂层制备到试验验证,初步形成了F级重型燃气轮机转子设计、制造与验证能力,支撑了东方电气集团的重型燃气轮机研发,培养了人才,为我国重型燃气轮机自主研发打下了坚实的基础,相关成果及研究队伍可进一步服务于航空发动机和燃气轮机重大专项及企业实践。本文就该项目的研究概况与主要进展进行深入浅出的论述,并对后续研究提出展望。