An Approach for Aerodynamic Optimization of Transonic Fan Blades

L'optimisation de la soufflante du moteur est une procédure longue et complexe à cause de la complexité du champ d'écoulement à l'intérieur du soufflante, les exigences contradictoires de conception et l'espace de conception de grande dimension. Afin de répondre à tous ces défis, une méthode d'optimisation aérodynamique des pales des soufflantes des moteurs transsoniques a été développée dans ce projet. Cette méthode automatise le processus de conception en intégrant une méthode de paramétrage géométrique, un solveur CFD et des méthodes d'optimisation numérique. Cette méthode peut être appliquée à la fois à des problèmes de conception à un ou plusieurs points de design. Une paramétrisation multi-niveau pour les pales de soufflantes transsoniques a été utilisée pour modifier la géométrie des pales. Des analyses numériques sont effectuées par la résolution des équations 3D Reynolds-Averaged Navier-Stokes combiné avec un modèle turbulence SST. Les algorithmes génétiques et les méthodes d'optimisation hybrides sont appliquées pour résoudre le problème d'optimisation. Afin de vérifier l'efficacité et la faisabilité de la méthode d'optimisation, un problème d'optimisation visant à maximiser l'efficacité du point de design a été formulé et appliqué dans le but de redesigner un cas de test. Cependant, la conception des pales de soufflantes transsoniques est en soi un problème à multiples facettes qui traite de plusieurs objectifs tels que l'efficacité, la marge de pompage, et la marge d'étranglement. La méthode d'optimisation multi-point proposée dans l'étude actuelle est formulée comme un problème bi-objectif dans le but de maximiser les efficacités du point de design et au point près du décrochage tout en maintenant le rapport de pression au point de design. L'amélioration de ces objectifs se détériore de manière significative au niveau de la marge d'étranglement, en particulier à des vitesses de rotation élevées. Par conséquent, une autre contrainte est intégrée dans le problème d'optimisation en vue de prévenir la réduction de la marge d'étranglement à des vitesses élevées. Étant donné que la localisation du début du décrochage est numériquement très coûteuse, la marge de pompage n'a pas été considérée comme un objectif dans l'énoncé du problème. Cependant, l'amélioration de l'efficacité à la condition d'opération proche du décrochage entraîne une meilleure performance à la condition de décrochage qui pourrait améliorer la marge de pompage. Une enquête est donc effectuée sur les solutions Pareto-optimales pour démontrer la relation entre l'efficacité aux conditions près du décrochage et de la marge de pompage.