采用多层次优化方法的超紧凑GTF增压级气动设计

为克服超紧凑齿轮传动涡扇（GTF）发动机增压级优化设计面临的高维、耗时、黑箱三大难题，发展了一套精准高效可靠的优化设计方法，运用多目标粒子群算法结合下降单纯形算法的多层次优化策略，具有优化变量少、求解速度快、寻优能力强的优势。优化设计后，GTF增压级在100%设计转速下的峰值效率和失速裕度分别提升0.27%和1.31%。相比于复合弯掠高负荷静子原型，高负荷静子优化构型通过改变整个展向的叶型特征和三维积叠规律，使得自20%叶展至叶尖的流动分离向下游移动，减少由叶尖向轮毂的径向迁移和吸力面尾缘附近低速回流区域的范围，延缓了GTF增压级失速的发生，提升了GTF增压级的效率。     

掠型设计调控跨声速离心压气机内部流动机理

跨声速离心压气机面临进口激波控制的难题,探索前缘掠型对跨声离心压气机影响机理对于进一步提升离心压气机性能具有重要意义。以两台跨声速离心压气机为研究对象,利用经过校核的数值模拟手段探究了不同前缘掠型下压气机的性能及流场变化。结果表明:设计工况下叶轮入口的激波位置直接决定了前缘掠型设计的作用效果。掠型设计通过改变导风轮叶顶载荷分布,进而影响其通流能力,同时改变了其入口激波结构和流动损失。当叶轮入口叶顶激波呈吞入状态时,采用前缘后掠会减弱槽道激波强度,从而减小导风轮叶顶附近损失;当叶轮入口叶顶激波呈脱体状态时,采用前缘前掠会减弱前缘激波强度,使得激波更加附体,从而减小导风轮叶顶附近损失。