基于遗传算法的离心泵优化设计及其性能分析

离心泵广泛应用于农业、化工、矿山和国防等多个领域,直接影响了国家经济的发展,但现存的离心泵存在着效率低、汽蚀性能差、稳定性差以及易发生过载等问题。针对这些问题,本文提出了离心泵全面性能优化的方法,建立了数学模型,利用遗传算法求得全局最优解,并进行了三维造型和数值模拟。主要研究内容为:1、通过分析离心泵几何参数对各项性能影响,建立了优化目标函数及相应的约束条件,并结合超传递近似法给定了各分目标函数的权重系数,统一了目标函数。利用遗传算法对目标函数进行了优化计算,得到了离心泵几何参数的最佳组合。2、在确定几何参数的基础上,系统地分析了叶轮叶片形状对离心泵性能的影响。提出并实现了B样条曲线对叶轮叶片展开流线的绘制,克服了Bezier曲线的缺点,使得控制更加方便简单,且不影响曲线的全局特性。3、在叶轮叶片形状确定的基础上利用PRO/E对离心泵优化前后的三维水力模型进行了造型,并利用GAMBIT软件对其进行了合理的网格划分,确定了模型的边界。4、利用FlUENT流体分析软件对离心泵内部流场进行数值模拟,采用了RNGk-ε湍流模型,获得了离心泵不同模型下的流场分布。5、分析了利用B样条曲线确定叶片法得到的离心泵模型的内部流场,其内部流体流动与原模型相比均匀稳定,验证了B样条曲线的优越性。6、对离心泵优化前后内部流场进行对比分析,发现优化后的离心泵叶轮流道入口处负压值小,离心泵抗气蚀性能有所增强;速度分布均匀,减少了涡流现象,水力损失减小,提高了效率和稳定性;消除了过载现象,从而验证了该优化方法的优化效果。

离心泵; 遗传算法; 优化设计; 数值模拟;

聂松辉;

TH311

384711934K
在线咨询 用户反馈