叶轮机械叶片几何形状最佳气动性能设计的新方法

从叶轮机械原理和流动理论出发，提出叶片几何形状最佳气动性能设计的目标泛函J，该目标泛函体现了耗散能量最小和外力作功最小（如压气机），是全物理、全三维的。运用大量的张量分析，将目标泛函J转换为叶片几何形状S的函数，得到关于叶片几何形状最优控制问题的欧拉-拉格朗日方程，其状态方程为三维Navier-Stokes方程。通过研究最优控制问题数值求解的新方法和高效求解N-S方程的新算法，最终实现利用计算机自动生成具有最小能量损失的高效新型叶轮机械叶片。本项目中提出全新的目标泛函及相应的数学方法，解决了传统叶片设计方法的各种物理假设和最佳流动分布的确定，它体现了数学、力学、叶轮机械三个学科的交叉，从创新性源头上提出了设计叶片几何形状的新理论、新方法，是一种科学探索。