混流泵葉輪的自動優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、葉輪作為混流泵的核心部件，其性能的好壞直接關(guān)系到混流泵運行的效率、穩(wěn)定性及汽蝕性能。在廣泛使用計算機和計算流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)進行混流泵計算機輔助設(shè)計(CAD)及性能預(yù)測的基礎(chǔ)上，開展混流泵葉輪自動優(yōu)化設(shè)計研究，能夠有效集成CAD和CFD技術(shù)實現(xiàn)混流泵葉輪真正意義上的優(yōu)化設(shè)計，可進一步提高混流泵整體性能，降低設(shè)計成本，縮短研發(fā)周期。
　　 本文基于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計軟件iSIGHT-FD，將混流泵葉輪CAD、CFD流場計算與數(shù)值

2、優(yōu)化技術(shù)有機聯(lián)系起來，構(gòu)建混流泵葉輪自動優(yōu)化設(shè)計平臺。該平臺由數(shù)學(xué)過程控制葉片設(shè)計的修改方向，以現(xiàn)有的混流泵葉輪模型為對象，進行自動優(yōu)化設(shè)計。運用CFX軟件對混流泵模型葉輪內(nèi)部三維流場進行數(shù)值模擬，計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)、葉片展向無因次負荷系數(shù)A/B和c/B共四個優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，對葉片各斷面翼型長度和

3、安放角進行控制，通過調(diào)整混流泵葉輪CAD程序，實現(xiàn)葉輪葉片的參數(shù)化造型。通過對優(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，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優(yōu)化設(shè)計流程，對初始葉片在設(shè)計工況下進行了自動優(yōu)化設(shè)計。
　　 通過對優(yōu)化前后的葉輪性能進行對比分析，葉輪經(jīng)優(yōu)化后性能相對有所提高，表明本文采用的自動優(yōu)化設(shè)計方法是有效并