一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法.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CN106934177A(43)申请公布日2017.07.07(21)申请号201710213556.2(22)申请日2017.04.01(71)申请人江苏大学镇江流体工程装备技术研究院地址212001江苏省镇江市新区丁卯经十五路99号大学科技园43栋(72)发明人裴吉高海司袁寿其王文杰(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人万婧(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06T17/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法(57)摘要本发明涉及一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法，隔板的优化设计参数有进口位置、出口位置、厚度，首先确定这三个参数的取值范围，再通过最优拉丁超立方方法对隔板的这几个参数进行方案设计，生成多种组合方案，使用三维软件建模、ICEM网格划分、CFX数值模拟计算，得到不同组合方案的效率、扬程、叶轮上的径向力，采用Kriging近似模型建立了效率、扬程、叶轮径向力和3个输入变量之间的近似模型，运用R平方误差分析方法对近似模型的可信程度进行分析，判断可信度是否满足要求，若满足要求，应用多岛遗传算法对近似模型进行求解，选取最优方案。该优化设计方法为双蜗壳混流泵的隔板设计提供了依据。CN106934177ACN106934177A权利要求书1/1页1.一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据提供的主要设计参数进行叶轮蜗壳的初始设计；S2：以蜗壳基圆最底处作为第六断面，顺时针每隔45°依次设置为第五断面V、第四断面IV、第三断面III、第二断面II和第一断面I，逆时针方向每隔45°依次设置为第七断面VII和第八端面VIII，同时将蜗壳出口段隔舌位置设置为第九断面IX，将蜗壳出口扩散段中间位置设置为第十断面X；以蜗壳隔舌处逆时针旋转180°到第七断面之间位置作为隔板始端取值位置；以第八断面到第十断面作为隔板末端的取值范位置，将隔板厚度定位8mm-12mm作为第三个设计参数；S3：采用最优拉丁超立方设计方法对隔板的三个设计参数进行多组方案设计；S4：将通过最优拉丁超立方方法设计的多组方案进行三维建模，并将其导入网格软件进行非结构网格化分，再通过数值模拟软件对其进行数值模拟计算，分析得出不同模型的扬程H、效率分布η，以及叶轮径向力情况Fr；S5：采用Kriging模型建立目标函数与输入变量之间的近似函数关系，并应用优化算法对近似函数进行求解，通过多岛遗传算法，并运用R平方误差分析方法对近似模型的可信程度进行分析，得到双蜗壳混流泵隔板的三个最优设计参数；S6：将双蜗壳混流泵隔板起始位置之间采用对数螺旋线进行连接。2.根据权利要求1所述的一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法，其特征在于，步骤S6中，对数螺旋线上任意位置点的坐标表示为其中α为液体流动方向与圆周方向的夹角；为任一点与隔舌位置的夹角；R为隔板距基圆中心的距离。3.根据权利要求1或2所述的一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法，其特征在于，步骤S3中，采用最优拉丁超立方方法对隔板三个设计参数进行20组方案的设计。2CN106934177A说明书1/4页一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法技术领域[0001]本发明涉及到一类泵的优化设计方法，尤其是一种双蜗壳混流泵隔板的优化设计方法。背景技术[0002]混流泵具有使用流量及扬程变化范围大、高效区宽、运行稳定等特点，目前广泛应用于农田排灌、防涝排洪、水利工程、污水处理、电站冷却系统等各个领域。其中双蜗壳式混流泵不仅有混流泵原有的流量及扬程变化范围大、高效区宽、运行稳定等特点，同时可以减小叶轮径向力，平衡轴向力，稳定泵运行，提高混流泵的效率。[0003]目前，在泵领域对双蜗壳泵的设计研究有一定进展，主要针对于离心泵，但对混流泵的隔板优化设计相关内容缺失，而双蜗壳混流泵在各个领域应用广泛，因此对双蜗壳混流泵隔板设计尤为重要。[0004]对双蜗壳混流泵的建模和分析的计算方法已经比较成熟，概括起来主要分为以下几步骤：三维建模，网格化分，CFX数值模拟。其中隔板起始位置是建立在现有研究基础之上，采用经验最优位置。实际对于不同尺寸混流泵，最优工况对应的隔板起始位置不同。随着双蜗壳混流泵隔板起始位置的改变，混流泵内部的流动特性、外部水力性能，以及混流泵的轴向力都会有较大改变。[0005]双蜗壳结构可以使混流泵内部流动更加对称，减小流动引起的径向力，使泵运行更加平稳，但隔板的设计合理与否对泵的性能影响较大。因此对隔板的优化设计尤为重要。发明内容[0006]考虑到隔板的起始位置和厚度都会影响双蜗壳混流泵的运行状况，本发明的目的是提供一种双蜗壳混流泵隔板