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现代压气机和涡轮对叶型气动性能的要求日益严格,叶型的设计方法通常有两种,正问题方法和反问题方法。正问题方法简单,容易操作,但是整个过程耗时较长,比较依赖设计者的经验。反问题方法优势在于可以较少依赖设计经验,缩短设计周期。本文发展了基于求解N-S方程的叶型反问题设计方法,并应用于二维工程实例。本文的主要内容有:改进课题组开发的正问题程序,以虚拟速度方法为基础,开发了反问题计算程序。正问题基于求解N-S方程,无粘通量采用Chak:ravathy-Osher高精度TVD差分格式,粘性通量采用中心差分格式,时间项采用四阶Runge-Kutta显式方法,为加快收敛速度,采用了当地时间步长和残差光顺技术,将正问题程序计算与商业软件的计算进行了对比,验证了程序的精确性。反问题计算基于迭代-修正的方法。计算时给定叶型表面静压分布或压力载荷和周向厚度分布,假设叶型表面网格点存在虚拟速度,根据当前静压与目标静压之差来修改叶型。编写了反问题计算程序并进行了叶型的增厚减薄数值试验,验证了反问题计算方法的有效性。然后利用该程序对涡轮和压气机叶型分别进行反问题改进设计。对涡轮叶型的计算采用了给定目标静压分布和目标压力载荷分布两种方法,改进后的涡轮叶型,在保证叶型载荷不变的情况下,降低了流场中逆压梯度,减小了流动损失。而对某存在激波的压气机叶型的计算只采用了给定目标静压分布方式,通过反问题计算,消除了激波,总压损失系数降低了 6.36%。叶型的性能得到提高。商业软件比自编的程序拥有更丰富的通用物理模型和提供了更多的湍流模型。为了使反问题计算的适用范围更广,基于商业CFD软件搭建了叶型反问题计算平台,利用Isight集成ANSYS-CFX, Numeca-AutoGrid5及自编叶型修改程序Inv。采用Numeca-AutoGrid5划分网格,ANSYS-CFX为正问题求解器,叶型的修改同样由虚拟速度来实现。以某压气机叶型为例进行增厚返回试验,计算结果表明增厚的叶型较好的回复到原型目标叶型,验证了所搭建平台的有效性。应用搭建的反问题计算平台分别对涡轮和压气机叶型进行改进设计,改进后的流场得到改善,总压损失降低。