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叶轮机械叶片气动优化设计方法的研究的开题报告

一、研究背景和意义

叶轮机械通常是众多工业设备重要组成部分，包括涡轮机、压缩机

和风机等，其性能的好坏对设备的工作效率和能源消耗等都有着直接的

影响。叶片是叶轮机械的核心部件，其造型和材料直接影响着叶轮机械

的性能表现。

目前，传统的叶片设计是基于经验式和试错法的，在一定程度上局

限了叶轮机械性能的提升。而通过气动优化设计叶片可以有效地提升叶

轮机械的性能表现，例如提高流量、提高效率、减小噪音等。

因此，本研究旨在将气动优化设计方法应用于叶片设计中，提高叶

轮机械的性能，降低能源消耗和环境污染。

二、研究内容和方法

本研究主要内容包括：

1.通过实验和数值计算得到叶轮机械在不同工况下的流场受力分布

和压力分布情况；

2.根据叶片轮廓特征和叶片受力分布情况，建立叶片形状优化目标

函数，并确定相应的设计变量；

3.通过遗传算法、人工神经网络等气动优化设计方法，优化叶片形

状，得到更好的叶片参数；

4.对比优化前后的叶片性能，通过实验验证优化结果的正确性和可

行性。

三、预期研究结果

通过本研究，预期可以得到以下结果：

1.建立适用于叶片设计的形状优化目标函数，并确定设计变量的取

值范围；

2.应用气动优化方法，得到优化后的叶片参数，相比传统设计方法

有更好的叶片性能；

3.提高叶轮机械的工作效率，减小能源消耗和环境污染。

四、研究实施计划

本研究计划分为以下几个阶段：

1.熟悉叶轮机械的相关知识，学习气动优化设计方法；

2.设计实验和数值模拟方案，采集叶轮机械的流场数据；

3.根据实验和模拟得到的数据，建立叶片形状优化的目标函数，并

确定设计变量；

4.采用遗传算法、人工神经网络等气动优化方法，进行叶片形状的

优化；

5.通过实验验证优化后的叶片参数的正确性和可行性。

研究期限为18个月，其中前3个月为研究方案设计和文献调研，中

间12个月为研究实施期，后3个月为结果分析和论文撰写阶段。

五、预期成果

1.一篇论文，包括研究背景、内容、方法、结果、结论和展望等；

2.完成气动优化设计方法在叶轮机械中的实际应用，提高叶轮机械

的性能表现；

3.为深入研究叶轮机械的性能提升提供参考。