Multi-Objective Optimization of Aerodynamic Performance for a Small Single-Stage Turbine

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 107

فایل این مقاله در 13 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-15-5_013

تاریخ نمایه سازی: 13 تیر 1401

چکیده مقاله:

In order to improve the performance of single-stage turbines, blade profiling optimization was conducted for the guide vane and rotor under design condition. Support vector regression (SVR) and non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II) were used to execute the optimization, with the objective of maximizing the efficiency and total pressure ratio of single-stage turbines. The gas turbine chosen for the initial study was the KJ۶۶, which is one of the most robust and primitive small gas turbine designs available. The influence mechanism of the stator and rotor profiling on flow field and performance was discussed. The results revealed that compared with the prototype, the adiabatic efficiency increased by ۵.۹۵% and the total pressure ratio increased by ۰.۹%. Furthermore, the matching of flows between the stator blade and rotor blade obviously improved. The optimized guide vane suppressed the flow separation by increasing the leading edge and improving the distribution of the inlet angle of attack. The load distribution of rotors with a ۵۰% spanwise position changed from the original "C" loaded to post-loaded. The leading load obviously decreased, and the angle of attack was smaller than that of the prototype, which effectively weakened the flow separation at the leading edge of the rotor. Compared with the original rotor, the higher lean angle and pressure ratio of the turbine stage also improved. However, the leakage loss near the shroud of the rotor increased, which led to decreased efficiency.  

نویسندگان

Q. Tang

School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shanxi, ۷۱۰۱۲۹, China

H. Wu

School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shanxi, ۷۱۰۱۲۹, China

H. Lou

School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shanxi, ۷۱۰۱۲۹, China

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ainley, D. and G. Mathieson (۱۹۵۱). An examination of the ...
  • Arora, J. (۲۰۰۴). Introduction to optimum design (Elsevier) ...
  • Balje, O. (۱۹۶۸). Axial turbine performance evaluation. Part A—Loss-Geometry relationships. ...
  • Basson, J. (۲۰۱۴). Design methodology of an axial-flow turbine for ...
  • Benner, M. W., S. A. Sjolander and S. H. Moustapha ...
  • Benner, M. W., S. A. Sjolander and S. H. Moustapha ...
  • Benner, M. W., S. A. Sjolander and S. H. Moustapha ...
  • Chen, L. H. (۲۰۰۷). Aerodynamic optimization design of compressor blade ...
  • Craig, H. and H. Cox (۱۹۷۰). Performance estimation of axial ...
  • Davis, L. (۱۹۹۱). Handbook of genetic algorithms. Handbook of Genetic ...
  • Deb, K., S. Agrawal, A. Pratap and T. Meyarivan (۲۰۰۰). ...
  • Dunham, J. and P. M. Came (۱۹۷۰). Improvements to the ...
  • Ennil, A., R. K. Al-Dadaha, S. Mahmouda and A. M. ...
  • Ferrari, V. (۲۰۰۸). Libsvm : A library for support vector machines. ...
  • Horn, J. (۱۹۹۴, July). A niched Pareto genetic algorithm for ...
  • Huang, M. X. (۲۰۱۹). Research on Blade Optimization Design of ...
  • Kacker, S. C. and U. Okapuu (۱۹۸۲). A mean line ...
  • Li, T. Y. (۲۰۱۹). Three-dimensional Numerical Simulation of An Entire ...
  • Massardo, A., A. Satta and M. Ma (۱۹۹۰). e axial ...
  • Mckay, Beckman and Conover (۲۰۰۰). A comparison of three methods ...
  • Mohamed, M. H. and S. Shaaban (۲۰۱۳). Optimization of blade ...
  • Moroz, L., Y. Govoruschenko, L. Romanenko and P. Pagur (۲۰۰۴, ...
  • Moustapha, H., A. Cooling, M. F. Zelesky and D. Japikse ...
  • Moustapha, S. H., S. C. Kacker and B. Tremblay (۱۹۹۰). ...
  • Mohamad, S. K., R. Mehrdad, S. Saeed, H. Patrick and ...
  • Müller, K. R., A.J. Smola, G. Ratsch, B. Schlkopf, J. ...
  • Murray, P. W. (۲۰۰۹). Microturbine for micro-cogeneration application. Ph. D. ...
  • Park, J. S. (۱۹۹۴). Optimal Latin-hypercube designs for computer experiments. ...
  • Picus, D. (۱۹۸۳). Computed tomography in the staging of esophageal ...
  • Tian, B. L. (۲۰۰۳). A Survey of the Development of ...
  • Schott, J. R. (۱۹۹۵). Fault tolerant design using single and ...
  • Smith, S. F. (۱۹۶۵). A simple correlation of turbine efficiency. ...
  • Sobol, I. (۱۹۹۰). On sensitivity estimation for nonlinear mathematical models. ...
  • Sobol, I. M. (۲۰۰۱). Global sensitivity indices for nonlinear mathematical ...
  • Sudret, B. (۲۰۰۸). Global sensitivity analysis using polynomial chaos expansions. ...
  • Vapnik, V., S. E. Golowich and A. Smola (۲۰۰۸). Support ...
  • Wakeley, J. and J. Hey (۱۹۹۷). Estimating ancestral population parameters. ...
  • Yang, W. and R. Xiao (۲۰۱۴). Multiobjective optimization design of ...
  • Zhao, W. and X. N. Wen (۲۰۰۳). Applied Statistics Course. ...
  • Zhou, L., F. Xiang and Z. Wang (۲۰۱۸). CFD investigation ...
  • Zhu, J. and S. A. Sjolander (۲۰۰۵, June). Improved profile ...
  • Zitzler, E., K. Deb and L. Thiele (۱۹۹۹). Comparison of ...
  • نمایش کامل مراجع