基于遗传算法的贯流风机蜗壳型线优化研究

发布时间：2021-07-04 15:03

　　建立了贯流风机蜗壳型线的自动优化平台,结合遗传算法和数值模拟,以贯流风机静压P_s作为优化目标,对贯流风机的蜗壳型线进行了优化,并研究了蜗壳周向位置θ₀对风机性能的影响。结果表明,优化后的蜗壳型线与主流区气流更加贴合,风机静压略有提升。蜗壳周向位置θ₀减小时,风机静压增加,效率先升后降;θ₀越小,效率特性曲线越陡。蜗壳间隙下游涡流区随着θ₀的减小而增大,随着流量的降低而增大。存在一个最优的θ₀值获得较高的风机静压和效率。 

【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图２参数化蜗壳型线示意图??Ｆｉｇ．?２?Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ?ｒｅａｒ?ｗａｌｌ?ｐｒｏｆｉｌｅ??

黄驰等：基于遗传算法的贯流风机蜗壳型线优化研究??１１１１??５期??本数董与分布。??基于上述研究现状，本文应用遗传算法，探讨??建立起蜗壳型线与风机性能更直接的对应关系，以??获取相对于拟合近似函数法拥有更高准确性的蜗壳??型线优化途径；并且在此基础上进一步研究了蜗壳??周向位置对贯流风机性能的影响。??１数学与物理模型??１．１几何模型??本文计算的原始模型采用Ｐｕｎｋｅｒ公司开发的??一款风机１１４１，其蜗壳型线为单圆弧，进出口为直??线段，如图１所示？在该模型的基础上，本文的优??化蜗壳将原始蜗壳的单圆弧段和出口直线段改为样??条曲线，进口直线倾斜角度不变，而周向位置可变。??样条曲线从图示Ａ点到出口?Ｄ点位置，一共取８??个控制点，极坐标分别为（ｎ，氏），ｉ取０？７，其中??０１?＝?（０２?－?０〇）?／２，?０２？０７为定值，Ｂ点、Ｃ点为蜗壳??尺寸控制点，如图２所示。因本文只考虑蜗壳型线??对风机性能的影响，故优化蜗壳仍匹配原叶轮，且??蜗舌侧型线不变，同时保持蜗壳间隙不变（即＾不??变），蜗壳出口位置不变（即Ｄ点不变）。同时考虑到??风机几何尺寸的限制，优化蜗壳整体尺寸不超出原??始蜗壳。样条曲线控制点参数取值范围如表１所示，??蜗壳间隙角＾和ｎ？ｒ６取值不同即可得到不同的??蜗壳型线。??图１原始蜗壳型线示意图??Ｆｉｇ．?１?Ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｒｅａｒ?ｗａｌｌ?ｐｒｏｆｉｌｅ??１．２计算模型与边界条件??计算采用三角形网格，二维ＲＡＮＳ方程、／ｃ?－?ｅ??湍流模型和标准壁面函数，计算转速１０００?ｒ．ｍｉｎ－＼??进出口采用速度进口压力出口条件＾??图２参数化蜗壳型

ｒ＼／Ｄ２??Ｔ２?＝?Ｔ２／Ｄ２??ｒ３?＝?ｒｓ／Ｄ２??１２０?？１５０??０．５８?？０．６４??０．６７?？０．６９??０．７４?？０．８０??Ｕ?＝?Ｕ／Ｄ２??ｒｇ＂?＝?ｒ＊５／Ｄ２??ｒｅ?＝?ｔｑ／Ｄ２??０．８５?？０．９２??０．９２?？１．００??０．９７?？１．１７??２优化方法??２．１评价指标??风机静压Ｐｓ是贯流风机气动性能的重要评价指??标之一，本文以风机静压为优化目标，应用遗传算法??确定蜗壳型线。??２．２网格无关性及计算可靠性验证??图３给出了计算模型在不同网格总数下的风机??静压。由图可知，网格数达到八万时计算结果趋于??稳定，故本文计算均采用八万的网格总数。??图３网格无关性验证??Ｆｉｇ．?３?Ｇｒｉｄ?ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ??图４为原型机实验（ＥＸＰ－ＯＲＩ）Ｍ与本文计算??

【参考文献】：
期刊论文
[1]贯流风机流场模拟与性能分析[J]. 胡俊伟,丁国良,赵力,张春路.  机械工程学报. 2004(04)
[2]空调器多翼离心风机蜗壳型线的试验研究[J]. 黄宸武,区颖达,张吕超,陈金球.  流体机械. 2001(12)
[3]分体空调室内体贯流风机蜗舌间隙对气动特性的影响[J]. 区颖达,游斌.  风机技术. 2001(04)
[4]影响横流风机性能的各几何因素[J]. 游斌,区颖达.  风机技术. 1997(06)

硕士论文
[1]控制周向截面积分布的风机蜗壳设计方法及分析[D]. 李佳峻.华中科技大学 2018



本文编号：3265010