基于NSGA-Ⅱ遗传算法的低比转速离心泵多目标寻优

发布时间：2024-05-13 03:50

　　为了提高低比转速离心泵的水力效率和扬程,选取比转速为30的某一低比转速离心泵为研究对象,以离心泵的扬程和水力效率最大值作为优化目标,采用离心泵基本方程与Plackeet-Burman试验相结合的方法进行参数筛选,最终选取离心泵叶轮的叶片出口安放角、叶片包角和叶片出口宽度作为优化变量.在优化过程中,采用最优拉丁超立方设计方法安排了30组试验,利用RBF神经网络模型拟合出优化目标与变量之间的近似模型,并运用基于NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优.优化结果表明:优化后的叶轮扬程基本没有变化,水力效率提高了5.82%,消除了流量-扬程曲线的驼峰现象,使离心泵的运行更加稳定;优化后叶轮流道内的压力梯度减小,漩涡的发生区域及大小也有不同程度的改善;叶轮流道内湍流区域分布均匀,叶片做功能力增强,水力效率得到提高.

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【部分图文】：

图1模型泵三维造型

本文选取的模型为单级单吸旋臂式低比转速离心泵，其设计参数为：设计流量qV=8.6m3/h，扬程H=4.0m，转速n=500r/min，比转速ns=30．叶轮和蜗壳的主要几何参数为：叶轮进口直径Dj=80mm，叶轮出口直径D2=310mm，叶片进口安放角β1=32°，叶片出口安放角....

图2模型泵网格划分

采用ICEM软件对计算域进行网格划分，因为叶轮为离心泵内最重要的过流部件，因此对其采用结构网格划分，如图2a所示．对进出口段和蜗壳进行非结构网格划分，并且对交界面的网格进行局部加密，确保其尺寸一致，提高数值传递的精度，计算域整体网格如图2b所示．网格的数目会影响计算结果的精度，但....

图3网格方案计算结果

网格的数目会影响计算结果的精度，但是网格数目过多则会浪费计算资源和时间，因此有必要对网格进行无关性分析．本文选取了5种网格数目，见表1，利用Fluent软件进行计算，以扬程和水力效率作为比较值，其结果如图3所示．通过比较图3发现，网格3～5的扬程及水力效率值相差不大，网格3已经可....

图4模型泵试验装置

为了验证数值计算结果的可靠性，试验测试了0.2～1.6倍工况下模型泵的外特性．试验在甘肃省流体重点实验室闭式性能试验台上进行，其试验装置如图4所示．采用LDCK型电磁流量计测量流量，测量精度为±0.5%,3351DP7E型差压变送器测量扬程，测量精度为±0.25%，选用NJ1型转....

本文编号：3972335