本文探讨了利用ISIGHT平台结合ANSYS的Gambit和Fluent软件进行叶片叶栅优化的方法，特别关注于大尺寸和小尺寸叶片的设计改进。通过多学科优化技术，研究旨在提高叶片效率、降低噪音并增强耐用性，为涡轮机械行业提供创新解决方案。
### 应用ISIGHT集成Gambit和Fluent优化大小叶片叶栅
#### 概述
随着航空发动机技术的发展，为了提升发动机效率并减少能耗，新型压气机的设计变得尤为重要。大小叶片叶栅压气机作为一种创新技术，在提高发动机性能方面展现出巨大潜力。然而，这种压气机的设计面临着诸多挑战，尤其是复杂的叶栅结构导致设计难度增加。针对这一问题，本段落通过一种特有的网格划分方法，利用ISIGHT集成Gambit和Fluent进行优化设计，旨在提升大小叶片叶栅的性能。
#### 关键技术与方法
**1. ISIGHT集成平台**
- **功能**: ISIGHT是一款高级集成平台，能够连接不同的工程软件工具，并实现自动化设计流程及多学科优化。
- **作用**: 在本案例中，ISIGHT作为集成环境，连接Gambit（用于网格生成）和Fluent（用于流体仿真），自动执行设计循环，包括参数调整、网格生成、仿真计算与结果评估。
**2. Gambit**
- **功能**: Gambit是一款强大的前处理器软件，主要用于创建高质量的网格模型，并支持结构化、非结构化及混合类型的网格。
- **应用**: 本研究中，Gambit被用来为大小叶片叶栅生成网格模型，在小叶片部分采用特殊的设计方法以确保网格质量。
**3. Fluent**
- **功能**: Fluent是一款广泛应用于计算流体力学（CFD）领域的仿真软件，能够模拟复杂的流体流动和传热问题。
- **应用**: 在此案例中，Fluent被用来进行大小叶片叶栅的流动仿真计算，并评估不同设计方案的性能指标如气流扭转角及总压损失系数。
#### 优化策略
**网格划分方法**
- **目的**: 高质量的网格对于提高数值模拟精度至关重要。为了满足特定的网格要求（例如近壁加密、正交性和减少内存占用），本研究采用了独特的流场划分拓扑结构。
- **特点**: 使用了计算效率更高的结构化网格，提高了仿真准确度并减少了资源需求。
- **实现**: 通过自编写的mesh.jou文件实现了自动化的网格生成。
**优化目标**
- **性能指标**: 本研究旨在调整小叶片的几何参数（如前缘点、尾缘点、前缘角和最大厚度位置等），以最大化气流扭转角度并最小化总压损失系数。
- **约束条件**: 设定了10%的前尾缘变化范围，并对其他关键参数进行了限制，避免网格畸变的发生。
- **综合评价**: 将多个优化目标合并为一个综合评估函数Optobj。通过对不同子优化变量进行归一化处理，使得最终结果更加直观易懂。
#### 结论
通过上述方法的应用，研究团队成功地优化了大小叶片叶栅的设计。结果显示气流扭转角显著提高，并且总压损失系数有所降低，表明优化设计有效提升了叶栅的性能。此外，通过ISIGHT、Gambit和Fluent的集成实现了自动化设计流程，极大地提高了设计效率及准确性。这种方法不仅适用于大小叶片叶栅的设计优化，还为其他类型的叶轮机械提供了一种可行的技术路线。
5星
