軸流泵葉輪的自動優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、提高軸流泵的總體性能，同時降低設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期，是軸流泵設(shè)計的一個重要目標(biāo)。作為軸流泵的核心部件，葉輪設(shè)計的好壞直接關(guān)系到水泵效率的高低、運行的穩(wěn)定性、以及水泵葉輪的抗汽蝕性能。所以要提高軸流泵的性能，葉輪的自動優(yōu)化設(shè)計很值得研究。
　　 本文將數(shù)值優(yōu)化技術(shù)與CFD流場計算相結(jié)合，由數(shù)學(xué)過程代替設(shè)計人員的經(jīng)驗，控制葉片設(shè)計修改方向，構(gòu)建了軸流泵葉輪自動優(yōu)化設(shè)計平臺。平臺以多學(xué)科優(yōu)化軟件iSIGHT為基礎(chǔ)，以現(xiàn)有優(yōu)秀的軸流泵

2、葉輪模型為研究對象，對其進(jìn)行了自動優(yōu)化設(shè)計。論文的主要工作包括以下幾個方面：
　　 首先，應(yīng)用流體計算軟件CFX，基于N-S方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε紊流模型對設(shè)計工況下的軸流泵葉輪模型內(nèi)部三維流場進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并計算其外特性參數(shù)，作為后面自動優(yōu)化設(shè)計的初始值。
　　 其次，確定葉輪葉片葉展方向十個斷面的葉柵稠密度和翼型安放角的分布規(guī)律，運行程序OPTPUMP.exe生成葉片剖面離散點數(shù)據(jù)，完成初始葉片的參數(shù)化造型。其中各斷面

3、的葉柵稠密度用葉尖葉柵稠密度和葉根葉柵稠密度倍數(shù)來確定，各斷面翼型安放角分布規(guī)律用二次多項式擬合。這為后續(xù)的自動優(yōu)化設(shè)計工作提供了設(shè)計變量。
　　 再次，在iSIGHT中集成TurboGrid和CFX，建立葉片參數(shù)化、網(wǎng)格劃分、流場計算和數(shù)值優(yōu)化相結(jié)合的軸流泵葉輪自動優(yōu)化設(shè)計平臺。以葉輪效率最高為目標(biāo)函數(shù)，以揚程和汽蝕余量為約束，用該平臺對設(shè)計工況下的初始葉片進(jìn)行自動優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)過對比分析優(yōu)化前后葉輪的性能，優(yōu)化后葉輪的性能相對