軸流泵葉輪的多學科優(yōu)化設計.pdf

1、水泵葉輪的設計涉及多個學科,其中水力性能設計和機械設計是葉輪設計過程中最突出、最有代表性的問題。隨著對水泵穩(wěn)定性要求的日益提高,傳統(tǒng)的串行模式優(yōu)化設計化方法已經很難滿足設計要求。本文借鑒國內外其它領域多學科設計優(yōu)化(MDO)的研究成果上,將MDO納入了水泵葉輪優(yōu)化設計中,對葉輪多學科設計優(yōu)化進行了初步的探索研究。
　　論文首先綜合分析了多學科設計優(yōu)化常用的六種方法的數(shù)學模型、結構框架,并分析了每個方法的優(yōu)缺點和適用范圍。然后結合軸

2、流泵葉輪的設計特性,建立了基于多學科可行方法的軸流泵葉輪優(yōu)化設計系統(tǒng)。
　　所建立的多學科設計系統(tǒng)統(tǒng)集成了幾何參數(shù)化、網格自動生成、流體仿真、應力計算和系統(tǒng)優(yōu)化六大模塊。幾何參數(shù)化模塊的主要作用是生成幾何模型并為優(yōu)化提供變量;網格自動生成模塊主要是對計算域進行自動劃分網格;流體仿真以及應力計算模塊分別用來評估葉片的流動性能以及強度性能;系統(tǒng)優(yōu)化模塊的主要作用是為優(yōu)化系統(tǒng)進行尋優(yōu)。
　　在系統(tǒng)優(yōu)化過程中,葉輪葉片基于UG的二次

3、開發(fā)grip語言實現(xiàn)參數(shù)化,通過骨線變化達到修改葉片的目的,從而實現(xiàn)葉輪的參數(shù)化。以葉片的形狀參數(shù)為優(yōu)化變量,以水力性能和結構性能為目標函數(shù),進行多學科分析及耦合信息傳遞,通過 NSGA-II遺傳算法進行尋優(yōu)得到最終優(yōu)化結果。
　　優(yōu)化結果表明,在不同工況下優(yōu)化后葉片的效率、揚程、葉片表面最低壓力值、葉片最大應力較初始化葉片都有明顯的改善,優(yōu)化的結果是可以接受的,證明了論文所提出的葉片多學科優(yōu)化方法的可行性,也為葉輪葉片的多學科優(yōu)