低比转数离心泵的多目标优化设计

作     者：袁寿其 王文杰 裴吉 张金凤 冒杰云 Yuan Shouqi;Wang Wenjie;Pei Ji;Zhang Jinfeng;Mao Jieyun

作者机构：江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心镇江212013 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(51409123) 江苏省自然科学基金青年基金(BK20140554) 中国博士后科学基金面上项目一等资助(2014M560402) 江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2015年第31卷第5期

页      码：46-52页

摘      要：为了提高IS50-32-160低比转数离心泵在设计工况下的扬程和效率,采用数值模拟、试验设计、近似模型和遗传算法相结合的优化方法,选取了泵叶轮的叶片出口宽度、叶片出口安放角和叶片包角3个参数作为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计方法进行20组方案设计,应用ANSYS CFX 14.5软件对各方案进行定常数值计算,得到设计工况下的效率和扬程,并将效率和扬程作为设计目标,根据Kriging近似模型建立了设计目标与设计变量之间的近似函数,采用遗传算法对近似函数进行求解,得到最优的叶轮参数组合。研究结果表明:原始方案的外特性数值模拟结果与试验结果吻合程度较好,设计工况下预测扬程偏差为3.3%;优化后的泵水力效率提高了4.18%,而且近似模型在预测性能的准确性高;通过对比原始方案和优化方案的内流场特性,优化方案内部流动得到改善,优化的叶轮的漩涡区域比原始方案的较小;优化使得效率在主频和次频下的脉动幅值分别下降了1.52和0.84,叶轮内的较大压力脉动强度区域减小,隔舌附近监测点在主频下的压力脉动系数幅值下降了0.02。非定常压力脉动强度降低,从而泵的运行稳定性提高。提出的优化设计方法对低比转数离心泵高效以及无过载特性的优化具有一定的参考意义。

主 题 词：泵 模型 算法 多目标优化 试验设计 数值模拟 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.05.007

馆 藏 号：203772452...