摘要：结合三阶贝齐尔曲线参数化方法、静压恢复系数评价方法、拉丁立方试验设计、三阶响应面近似模型及Hooke-Jeeves直接搜索算法的组合优化策略，基于iSight优化软件平台，建立了排汽缸外导流环优化设计系统。以静压恢复系数最大为目标完成了单独排汽缸优化设计，采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes（RANS）方程的方法验证了耦合低压末级和排汽缸结构的排汽缸优化设计系统的有效性。结果表明，基于优化设计系统进行的优化设计，，排汽缸蜗壳内的静压损失明显减小，从而验证了排汽缸优化设计的有效性和耦合低压末级对排汽缸气动性能分析的必要性。
关键词：排汽缸；静压恢复；优化设计；数值模拟
中图分类号：
文献标志码：A
文章编号：0253-987X（2015）03-0019-06
冷凝式汽轮机排汽缸的主要功能是将低压末级出口的蒸汽动能转化为压力能，在凝汽器真空度给定的条件下，可降低末级出口截面处的静压，增加末级的出力，提高汽轮机机组的热效率。～，，如果能有效地回收、利用这部分能量，可以使机组的热效率提高约1%因此，高性能排汽缸设计是提高汽轮机能量转换效率的重要技术手段。
图1给出了典型的大功率汽轮机低压缸三维结构图。静压恢复主要在排汽缸的扩压器导流环中完成，还有一部分在排汽缸的蜗壳中完成。蒸汽在该结构的排汽缸内流动是先轴向再径向流向凝汽器。科研人员采用实验测量和数值模拟等方法研究了排汽缸内的三维流动形态和损失产生机理。
随着优化设计方法和计算机技术的进步，提高排汽缸静压恢复系数的优化设计得到了发展。陈川等采用正交试验设计、二次多项式响应面近似评价方法和二次规划的组合优化策略对排汽缸进行了优化设计，以提高排汽缸的静压恢复能力。Wang等采用改进的Kriging和小生境微种群遗传算法对模型排汽缸导流环进行了优化设计。Yoon等应用Alstom公司的EDS（in-house exhaust design system）对排汽缸扩压器进行了设计，优化设计中考虑了末级叶片和排汽缸耦合的三维气动性能。Mizumi等研发了末级叶片和扩压器耦合设计方法。Verstraete等采用计算流体动力学（CFD）、排汽缸扩压器型线参数化和遗传算法优化设计了排汽缸扩压...