Многокритериальная оптимизация рабочего процесса осевого компрессора газотурбинного двигателя с учётом многорежимности его работы

В статье приводятся результаты оптимизации осевого компрессора газотурбинного двигателя за счёт совместного использования программного комплекса оптимизации IOSO и программного комплекса CFD анализа NUMECA Fine/Turbo. Оптимизация выполнялась за счет изменения формы рабочих лопаток и направляющих аппаратов. Форма меридиональных обводов тракта при этом не менялась. В процессе оптимизации рассчитывались параметры работы компрессора на трех режимах соответствующих работе двигателя при пониженной, стандартной и повышенной температуре воздуха на входе. Были заданы ограничения, определяющие положение рабочей точек на характеристике КНД в процессе решения задачи. Ограничивались: величина расхода воздуха на входе в компрессор, степень повышения давления, КПД и угол выхода потока из последнего направляющего аппарата. В качестве варьируемых переменных в процессе оптимизации были приняты для лопаток рабочих колёс: смещение трех точек образующих среднюю линии в окружном направлении, смещение точки, соответствующей центру дуги выходной кромки в осевом направлении, угол установки сечений. Для лопаток направляющих аппаратов: смещение точек образующих окружную линию в окружном направлении, угол установки, вынос сечений в окружном и осевом направлениях. Также в качестве варьируемых переменных использовалось значения статических давления на выходе из КНД в точках, соответствующих режиму срыва. В результате решения задачи оптимизации получено множество не улучшаемых компромиссных решений (множество Парето) между повышением уровня КПД компрессора и повышением коэффициента запаса устойчивой работы. Один из полученных вариантов компрессора показал повышение КПД по сравнению с базовым вариантом на 1,2 % при значении расхода воздуха как на базовом варианте, запас газодинамической устойчивости при этом не ухудшился.