(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211204810.X (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 贾志新　刘基盛　李威　孙浩　 王津　钱凌云　邱林宾　 (74)专利代理 机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 1 1237 专利代理师 张仲波 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 离心压气机额定工况下的叶片构型设计优 化方法及装置 (57)摘要 本发明涉及离心压气机优化技术领域， 特别 是指一种离心压气机额定工况下的叶片构型设 计优化方法及装置， 方法包括： 创建第一映射模 型与第二映射模型， 对样本数据进行初始化， 得 到更新后的样本数据； 求解第一映射模型以及第 二映射模型的非线性方程组的局部特征参数， 确 定原始叶片表 面的变化量； 确定新的叶片几何构 型； 生成新的离心压气机叶轮网格模型； 对新的 离心压气机叶轮网格模型进行额定工况的定常 数值模拟计算， 得到气动性能； 基于气动性能， 利 用单目标粒子群优化算法， 对设计顶 点的变量进 行寻优， 得到优化结果； 根据优化结果确定离心 压气机叶片 的最佳几何构型。 采用本发明， 可 以 增加几何控制参数的径向约束， 缩小设计空间， 提高寻优效率。 权利要求书4页 说明书11页 附图6页 CN 115270362 A 2022.11.01 CN 115270362 A 1.一种离心压气机额定 工况下的叶片 构型设计优化方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1、 创建第一映射模型与第二映射模型， 所述第一映射模型为原始叶片吸力面与单位 样条曲面的映射模型， 所述第二映射模型为原 始叶片压力面与单位样条曲面的映射模型； S2、 确定单位样条曲面的设计顶点变量和设计空间， 获取样本数据， 对所述样本数据进 行初始化， 得到更新后的样本数据； S3、 基于所述第一映射模型、 第二映射模型以及更新后的样本数据， 采用预设优化算 法， 求解所述第一映射模型以及第二映射模型 的非线性方程组的局部特征参数， 确定原始 叶片表面的变化 量； S4、 基于所述原 始叶片表面的变化 量， 确定新的叶片几何构型； S5、 基于预设的网格模板文件， 对所述新的叶片几何构型进行网格划分， 生成新的离心 压气机叶轮网格模型； S6、 对新的离心压气机叶轮网格模型进行额定工况的定常数值模拟计算， 得到气动性 能； S7、 设定额定工况下离心压气机叶片的气动构型优化流程的目标函数和约束条件， 基 于所述气动性能， 利用单目标粒子群优化算法， 对设计顶点的变量进行寻优， 得到优化结 果； S8、 判断所述优化结果是否满足寻优结束条件， 如果所述优化结果不满足寻优结束条 件， 则基于得到的优化结果更新样本数据， 基于更新后的样本数据转去 执行S3； 如果所述优 化结果满足寻优结束条件， 则结束优化流程， 根据所述优化结果确定离心压气机叶片的最 佳几何构型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述创建第一映射模型与第二映射模型， 包括： 对原始叶片吸力面和压力面的几何型线进行单位化， 生成单位化的映射样条曲面， 建 立第一映射模型和第二映射模型。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述第 一映射模型和所述第 二映射模型的 建立过程相同， 采用的参数值 不同； 所述对原始叶片吸力面和压力面的几何型线进行单位化， 生成单位化的映射样条曲 面， 建立第一映射模型和第二映射模型， 包括： S11、 根据下述公式 （1） 定义横坐标， 根据下述公式 （2） 定义纵坐标， 分别对原始叶片吸 力面和原 始叶片压力面的几何型线 进行单位化： 式中， 是型线单位化后的横坐标， 是型线上弧长段号， 是型线标号， 是第 段 弧长， 是第 条型线；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115270362 A 2式中， 是型线单位化后的纵坐标 是型线上弧长段号， 是型线标号， 是第 段 弧长， 而 第 条型线； S12、 根据下述公式 （3） ， 生成单位 化的映射样条曲面： 式中， 是单位化的映射样条曲面上的点坐标， 是样条曲面控制顶点坐标， 是样 条曲面上的横坐标的标号， 样条曲面上的横坐标的控制顶点数， 是样条曲面上的纵坐标 的标号， 样条曲面上的纵坐标 的控制顶点数， 和 是伯恩斯坦基函数， 其 中 和 是映射参数； S13、 根据下述公式 （4） ， 分别建立第一映射模型以及第二映射模型的数 学模型： 其中， 是原始叶片表面的变化 量。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述预设优化算法包括蒙特卡略算法或启 发式算法。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述S4的基于所述原始叶片表面的变化 量， 确定新的叶片几何构型， 包括： 将所述原始叶片表面的变化量叠加在原始叶片表面的坐标值上， 确定新叶片表面的坐 标值， 进而确定新的叶片几何构型。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述设定额定工况下离心压气机叶片的气 动构型优化 流程的目标函数和约束条件， 包括： 设定离心压气机叶片的绝热效率最大值为额定工况下离心压气机叶片的气动构型优 化流程的目标函数， 设定总压比不降低为额定工况下离心压气 机叶片的气动 构型优化流程 的约束条件， 其中， 所述总压比为离心压气机出口总压力与进口总压力之比。 7.一种离心压气机额定 工况下的叶片 构型设计优化装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 创建模块， 用于创建第一映射模型与第二映射模型， 所述第一映射模型为原始叶片吸 力面与单位样条曲面的映射模型， 所述第二映射模型为原始叶片 压力面与单位样条曲面的 映射模型； 更新模块， 用于确定单位样条曲面的设计顶点变量和设计空间， 获取样本数据， 对所述 样本数据进行初始化， 得到更新后的样本数据； 求解模块， 用于基于所述第 一映射模型、 第二映射模型以及更新后的样本数据， 采用预权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115270362 A 3