采用近似模型和NSGA-II遗传算法的旋流泵性能优化研究

• Published in: Guanʻgai paishui xuebao Vol. 38; no. 7; pp. 76 - 83
• Main Authors: YE Daoxing, LI, Hao, MA, Qiuyan, HAN Qibiao, SUN Xiulu
• Format: Journal Article
• Language: Chinese; English
• Published: Xinxiang City Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS) Farmland Irrigation Research Institute Editorial Office of Journal of Irrigation and Drainage 01.07.2019; 中国农业科学院农田灌溉研究所/河南省节水农业重点实验室,河南 新乡450002; 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室,成都 610039%中国农业科学院农田灌溉研究所/河南省节水农业重点实验室,河南 新乡,450002%河南科技学院,河南 新乡,453003
• Subjects: Algorithms; Blades; Design flow; Design of experiments; Design optimization; Efficiency; Flow rates; Genetic algorithms; Parameters; Shear stress; Sorting algorithms; Vortices; 叶片表面剪切应力; 效率; 旋流泵; NSGA-II遗传算法; 性能优化
• ISSN: 1672-3317
• DOI: 10.13522/j.cnki.ggps.20190018

旋流泵无叶腔宽度、叶片数和叶片宽度是影响旋流泵性能中最重要的几何参数。【目的】建立旋流泵性能优化方法，为今后的工程提供参考。【方法】采用中心复合的方法对无叶腔宽度L、叶片数Z和叶片出口宽度b2进行了试验设计，使用CFD数值计算获得了样本的性能特性，而后采用Kriging模型建立了几何参数与旋流泵效率和叶片表面剪切应力的关系，最后利用非支配排序遗传算法对几何参数进行多目标寻优并进行了性能预测和对比分析。【结果】研究确定旋流泵最优几何参数L为25 mm、Z为8枚、b2为26.45 mm；优化后旋流泵无叶腔的宽度降低了16.67%，叶轮的叶片数增加了1枚，叶片的出口宽度增加了25.95%。优化后旋流泵的效率显著提高，同时叶片的表面剪切应力降低；在设计工况点，旋流泵的效率提高了1.06%，叶片平均剪切应力从优化前的274.37 Pa减少至204.57 Pa，降低了25.44%；优化后消除了在叶片的前缘处较大的剪切应力；叶片的表面的剪切应力在靠近叶片的出口处得到显著抑制。【结论】通过数值模拟验证了中心复合的方法是可行，提高了旋流泵性能。