● 摘要
引射器是将两股压力、温度、速度不同的气流加以掺混的机械装置。理想的引射器应该以较小的总压损失在较短的距离内实现内外涵气流的掺混，改善内外涵改善内外涵气流之间的不均匀度（速度不均匀度和温度不均匀度）。波瓣混合器有着良好掺混效果，但其几何结构复杂导致参数设计空间较大，在进行设计优化时难以找到其最优设计点。中心锥内突扩结构能起到减速扩压的作用，对波瓣混合器下游混合效率也会造成一定的影响。本文对带有波瓣混合器和中心锥内突扩的引射器进行了优化设计研究，首先对部分重要结构进行了单独的数值模拟研究，选定了要进行优化设计的设计变量。然后采用试验设计法构建代理模型的思想，以出口平均总压恢复系数和平均热混合效率为目标函数，分析了各个设计变量对目标影响的大小，接着应用Kriging方法建立了关于设计变量的代理模型。最后，采用EGO算法，寻找设计域内的最优设计点。经过本文的研究，得出了各个设计变量对于性能影响的大小，找到了满足于一定流动损失条件下，达到最优混合性能的结构造，得出了针对于两个设计目标的Pareto前沿，并提出了一种优化方案，该方案在达到相同混合效率和总压损失的前提下，减少了波瓣混合器30%的重量。另外，本文所采用的研究方法，也可以应用于其他的方面的优化设计，为工程设计节约成本。