混流泵葉輪的自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、葉輪作為混流泵的核心部件，其性能的好壞直接關(guān)系到混流泵運(yùn)行的效率、穩(wěn)定性及汽蝕性能。在廣泛使用計(jì)算機(jī)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)進(jìn)行混流泵計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)及性能預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展混流泵葉輪自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，能夠有效集成CAD和CFD技術(shù)實(shí)現(xiàn)混流泵葉輪真正意義上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步提高混流泵整體性能，降低設(shè)計(jì)成本，縮短研發(fā)周期。
　　 本文基于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件iSIGHT-FD，將混流泵葉輪CAD、CFD流場(chǎng)計(jì)算與數(shù)值

2、優(yōu)化技術(shù)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)建混流泵葉輪自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。該平臺(tái)由數(shù)學(xué)過(guò)程控制葉片設(shè)計(jì)的修改方向，以現(xiàn)有的混流泵葉輪模型為對(duì)象，進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用CFX軟件對(duì)混流泵模型葉輪內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算其外特性性能參數(shù)。在分析CFX軟件數(shù)據(jù)輸入、輸出方法的基礎(chǔ)上，確定了前處理數(shù)據(jù)輸入文件的格式和后處理數(shù)據(jù)輸出文件的格式;選取葉尖葉柵稠密度、葉根葉柵稠密度倍數(shù)、葉片展向無(wú)因次負(fù)荷系數(shù)A/B和c/B共四個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)葉片各斷面翼型長(zhǎng)度和

3、安放角進(jìn)行控制，通過(guò)調(diào)整混流泵葉輪CAD程序，實(shí)現(xiàn)葉輪葉片的參數(shù)化造型。通過(guò)對(duì)優(yōu)化參數(shù)極限值葉輪造型效果和網(wǎng)格剖分的分析，驗(yàn)證優(yōu)化參數(shù)搜索空間的有效性。最終采用iSIGHT-FD軟件平臺(tái)，構(gòu)建葉片參數(shù)化造型、網(wǎng)格劃分、數(shù)值模擬和NLPQL優(yōu)化算法的混流泵葉輪自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，對(duì)初始葉片在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行了自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 通過(guò)對(duì)優(yōu)化前后的葉輪性能進(jìn)行對(duì)比分析，葉輪經(jīng)優(yōu)化后性能相對(duì)有所提高，表明本文采用的自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是有效并