基于DoE分析的增压器涡轮叶形优化设计方法

以提高增压器涡轮等熵效率为目标，提出使用基于试验设计（Design of experiment, DoE）的优化设计方法，进行涡轮叶片优化设计研究。对现有增压器涡轮选取合理的特征型线方案，建立了涡轮参数化模型；在现有增压器的基础上建立了计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）仿真模型，并通过涡轮热吹试验台架验证了模型的可靠性；选取14个描述叶形的叶片截面控制参数作为设计变量，运用正交矩阵法对设计空间进行析因分析和仿真计算，根据计算结果选取了5个敏感度较高的控制参数，使用最优拉丁超立方方法建立了响应面近似模型；采用基于多岛遗传算法和序列二次规划算法的组合优化方法进行寻优计算。结果表明：优化后的涡轮流道中的涡旋强度降低，流场分布更加均匀，流动损失有所降低，等熵效率为74.04%，较原始涡轮提升2.16个百分点