一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110110349A(43)申请公布日2019.08.09(21)申请号201910179624.7(22)申请日2019.03.11(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人赵斌娟廖文言谢昀彤(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06F17/11(2006.01)G06N3/12(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法(57)摘要本发明公开一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，通过直接选取影响空间导叶水力性能的进口安放角、导叶扩散角、导叶叶片包角这3个关键几何参数作为优化变量，根据3个叶轮叶片安放角下的转叶式混流泵的加权平均最高效率作为优化目标以及采用权重因子，建立针对转叶式混流泵空间导叶多工况下的优化数学模型，根据建立的优化数学模型，用多元回归分析方法建立优化目标与优化变量之间的函数关系式，并结合遗传算法对函数关系式求解，得到一组多工况下最优化的3个优化变量的组合，经过本发明的多工况优化后，转叶式混流泵空间导叶对叶轮叶片安放角发生改变后的适应性得到了改善，混流泵多工况下的水力性能得到提升。CN110110349ACN110110349A权利要求书1/1页1.一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，其特征是包括如下步骤：步骤1)：选取转叶式混流泵空间导叶的进口安放角α3、导叶扩散角θ、导叶叶片包角作为优化变量X，分别给定α3、θ、的取值范围：步骤2)：根据α3、θ、的取值范围生成具有n个参数、m个水平数的均匀试验表，n＝3，m≥1，根据均匀试验表中每一行中的n个数值绘制出一个空间导叶，得到m个空间导叶，步骤3)：取3个叶轮叶片安放角β1、β2、β3，结合均匀试验表，每个空间导叶都对应3个叶轮叶片安放角β1、β2、β3，得到m×3个空间导叶和叶轮匹配而成的混流泵，对每个混流泵的全流道进行非结构网格划分，获得每个混流泵的叶轮叶片安放角分别为β1、β2、β3对应的最高效率点的效率值ηmax-4(X)、ηmax+4(X)、ηmax0(X)；步骤4)：将效率值ηmax-4(X)、ηmax+4(X)、ηmax0(X)的加权平均最高效率ηmax(X)作为优化目标，建立多工况优化的数学模型MaximizeO(X)＝ηmax(X)，Maximize是求优化函数O(X)的最大值，ηmax(X)＝ω-4ηmax-4(X)+ω0ηmax0(X)+ω+4ηmax+4(X)，ω-4、ω0、ω+4分别是3个叶轮叶片安放角β1、β2、β3下对应的权重因子；每3个最高效率点的效率值ηmax-4(X)、ηmax+4(X)和ηmax0(X))对应1个加权平均最高效率ηmax(X)，共m个加权平均最高效率ηmax(X)，构成m组初始样本空间；步骤5)：根据初始样本空间，用多元回归分析方法分别建立优化变量与ηmax(X)之间的函数关系式，用遗传算法对该函数关系式进行求解，得到一组多工况下最优化的3个变量α3、θ、的组合。2.根据权利要求1所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，其特征是：步骤5)中，所述的函数关系式是：T、W分别表示从1到3的逐渐递增的数字序列，h0、hT、hTT、hTW为系数。3.根据权利要求2所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，其特征是：步骤5)中，所述的遗传算法是在优化变量中每个参数的下限值和上限值之间随机产生200个个体作为父代种群，通过选择、变异和复制算子产生子代种群，交叉和变异概率分别设置为0.8和0.2，最优前端个体系数设置为0.3，最大进化代数设置为500。4.根据权利要求3所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，其特征是：步骤5)中，由所述的函数关系式得到加权平均最高效率ηmax(X)中的最大值ηmax(预测)，最大值ηmax(预测)对应一组优化变量根据优化变量绘制其空间导叶模型，对该空间导叶模型求解，得到加权平均最高效率ηmax(CFD)，计算ηmax(预测)和ηmax(CFD)的相对误差，当ε1≤5％时，得到最优化的3个变量α3、θ、的组合。5.根据权利要求1所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，其特征是：步骤4)中，权重因子ω-4、ω0、ω+4分别为0.25，0.5，0.25。6.根据权利要求1所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法，其特征是：步骤3)中，叶轮叶片安放角分别为β1＝-4°、β2＝0°、β3＝+4°。2CN110110349A说明书1/7页一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法技术领域[0001]本发明属于应用于导叶水力性能的优化技术，涉