基于Kriging-MIGA算法的离心泵叶片三元反问题优化

1

作者 王世成 杨军虎 +2 位作者 薛旺 王鸣帅 宋丹玉 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第2期132-138,共7页

针对离心泵叶轮叶片三元反问题载荷优化,提出一种优化方法.选取某一中比转数离心泵为原型泵,在不改变其轴面流道形状、叶片厚度分布等条件的基础上,利用三元反问题设计方法设计了前盖板前加载、后盖板后加载的叶轮叶片.采用拉丁超立方... 针对离心泵叶轮叶片三元反问题载荷优化,提出一种优化方法.选取某一中比转数离心泵为原型泵,在不改变其轴面流道形状、叶片厚度分布等条件的基础上,利用三元反问题设计方法设计了前盖板前加载、后盖板后加载的叶轮叶片.采用拉丁超立方抽样的方法,建立了80个离心泵叶轮模型样本空间,通过Fluent软件数值模拟得到离心泵性能.以叶片载荷参数为优化对象,离心泵设计工况点水力效率为优化目标,利用Kriging代理模型建立了叶片载荷参数与水力效率的关系.在扬程满足设计要求的条件下,使用MIGA算法得到水力效率最高的离心泵载荷参数.结果表明:在载荷曲线中,对水力效率影响程度较大的参数为后盖板直线段与抛物线的两交点ND_(h)和NC h,以及前盖板直线段与抛物线交点NC_(s);影响较小的参数为后盖板前缘载荷LE_(h)和前盖板直线与抛物线交点ND_(s);在设计工况点,优化泵的水力效率提升了1.35%且高效区较宽;叶片表面最低压力升高了38.41%,空化性能得到了提升;另外,功率减小了2.46%,扬程稍有提升.研究结果可对离心泵叶轮叶片的高效设计提供一定的参考. 展开更多

关键词 离心泵 叶片优化 三元反问题设计 KRIGING模型 MIGA算法

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基于Kriging模型的气液两相离心泵优化设计

2

作者 许继洋 梁淑琪 +1 位作者 杨国栋 王彦伟 《化学工程》 北大核心 2025年第4期65-71,共7页

为提高气液两相条件下高速离心泵的扬程及效率,以型号为Q5H26的高速离心泵为研究对象,分析不同含气率(体积分数)对离心泵性能的影响。结果表明:含气率越大,扬程和效率越低。基于Kriging模型对离心泵的蜗壳以及叶轮参数进行全面的敏感性... 为提高气液两相条件下高速离心泵的扬程及效率,以型号为Q5H26的高速离心泵为研究对象,分析不同含气率(体积分数)对离心泵性能的影响。结果表明:含气率越大,扬程和效率越低。基于Kriging模型对离心泵的蜗壳以及叶轮参数进行全面的敏感性分析,并采用NLPQL算法对气液两相条件下高速离心泵进行优化设计,以期提高其运行效率以及扬程。对优化后的模型进行数值模拟计算,并通过实验对比优化前后模型泵的运行效率以及扬程。研究结果表明:在额定工况、含气率为10%下,优化后的模型泵的实际效率提高了8%,扬程提高了1.5 m,优化效果较为显著。研究结果可为提高气液两相条件下高速离心泵的性能提供一种行之有效的方法。 展开更多

关键词 离心泵 气液两相 KRIGING模型 NLPQL算法 优化设计

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基于响应面高维代理模型的双吸式离心泵优化设计

3

作者 黄腾 江新喻 +3 位作者 黄秉方 胡一帆 刘志远 李琪飞 《流体机械》 北大核心 2025年第3期89-96,118,共9页

为了提高双吸式离心泵的运行效率,对某水厂原水泵的叶轮结构进行了优化设计。通过对叶轮的几何结构进行系统研究,以叶轮后盖板的进口安放角β_(1h)、前盖板的进口安放角β_(1s)、后盖板的出口安放角β_(2h)、前盖板的出口安放角β_(2s)... 为了提高双吸式离心泵的运行效率,对某水厂原水泵的叶轮结构进行了优化设计。通过对叶轮的几何结构进行系统研究,以叶轮后盖板的进口安放角β_(1h)、前盖板的进口安放角β_(1s)、后盖板的出口安放角β_(2h)、前盖板的出口安放角β_(2s)及叶片包角φ为主要优化参数。在变量的取值区间内对叶轮进行几何重构,并生成训练集,进而构建响应面高维代理模型。以此模型作为优化目标变量y,对叶轮进行了优化研究,并通过对比优化后双吸泵扬程、效率的数值模拟结果与试验结果,验证了模型的可靠性。结果表明,优化后的叶轮在设计工况下显著改善了流动分布,减少了不稳定流动,并有效降低了叶轮进口的湍动能,同时提升了叶轮出口的速度;在压水室出口一侧,泵的整体效率提升约3%;优化后的模型在流量为0.7Q_(d),0.8Q_(d),0.9Q_(d),Q_(d)的各工况下均实现了超过3%的效率提升,其中,在0.7Q_(d)和0.8Q_(d)工况下,扬程的涨幅最大,增长了约0.8 m;优化措施显著拓宽了双吸式离心泵的高效工作区,提高了其整体性能。研究结果不仅验证了优化方法的有效性,而且为双吸式离心泵叶轮设计提供了一种高效的优化途径。 展开更多

关键词 双吸式离心泵 响应面高维代理模型 优化设计

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低温液态CO_(2)增压泵全流道匹配的多目标优化

4

作者 马文生 祁炳 +2 位作者 袁学平 黎义斌 杨由超 《机电工程》 北大核心 2025年第2期195-204,共10页

在油田驱油工艺中,提高CO_(2)的压力和流量可以实现原油采收率的提升。针对驱油工艺系统的核心动力设备-低温液态CO_(2)增压泵在运行过程中存在效率偏低的问题,以一台典型多级低温液态CO_(2)离心泵为研究对象,基于泵的关键几何参数建立... 在油田驱油工艺中,提高CO_(2)的压力和流量可以实现原油采收率的提升。针对驱油工艺系统的核心动力设备-低温液态CO_(2)增压泵在运行过程中存在效率偏低的问题,以一台典型多级低温液态CO_(2)离心泵为研究对象,基于泵的关键几何参数建立优化设计方案,进行了多工况的水力性能数值计算分析和实验结果分析。首先,采用ANSYS CFX软件对增压泵模型进行了数值模拟计算,并将计算结果与实验结果进行了对比分析;然后,以扬程和效率为优化指标,采用Box-Behnken Design方法,建立了增压泵主要过流部件关键几何参数的多目标优化设计方案;最后,对实验结果进行了分析,确定了各试验因素交互作用对实验的影响,并建立了最优实验模型,将其与原模型进行了性能对比分析。研究结果表明:叶片出口宽度对增压泵扬程的影响,以及叶片包角对增压泵效率的影响最明显,当叶片包角位于137°~142°,蜗壳进口宽度在34 mm左右,增压泵的效率最佳;采用全流道的参数的最佳匹配方案后,增压泵额定点的效率可提高0.22%。该研究结果可为低温液态CO_(2)增压泵的水力设计及性能优化提供技术指导。 展开更多

关键词 低温液态CO_(2)离心泵 Box-Behnken design方法 几何参数 交互作用 扬程和效率 叶片出口宽度 叶片包角

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基于高维混合模型的离心泵叶轮子午面优化设计 被引量：2

5

作者 张金凤 俞鑫厚 +2 位作者 高淑瑜 曹璞钰 张文佳 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期325-332,共8页

为提高离心泵在设计工况下的运行效率和扬程,提出一种基于高维混合模型的离心泵叶轮优化设计方法.选取一台比转数为157的单级离心泵作为研究对象,通过CFturbo软件对优化变量进行参数化,然后结合数值模拟获得高维混合模型的训练集.在此... 为提高离心泵在设计工况下的运行效率和扬程,提出一种基于高维混合模型的离心泵叶轮优化设计方法.选取一台比转数为157的单级离心泵作为研究对象,通过CFturbo软件对优化变量进行参数化,然后结合数值模拟获得高维混合模型的训练集.在此基础上采用获取的训练集通过MATLAB机器学习得出效率、扬程与优化参数之间关于支持向量回归的高维模型,并采用遗传算法寻优.在设计工况下,所拟合的高维混合模型预测的效率和扬程值比原模型分别高1.5%和3.2 m,数值模拟验证优化方案的效率和扬程分别比原模型高0.9%和2.1 m.算例研究表明,将高维混合模型应用于离心泵叶轮的优化设计中可以实现快速寻优并提高离心泵水力性能. 展开更多

关键词 离心泵 遗传算法 优化设计 支持向量机 混合模型 数值模拟

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基于Kriging的多阶段加点策略及离心叶轮汽蚀优化

6

作者 陈璇 李嘉 +2 位作者 李斌 邹学奇 蔡飞超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期467-476,共10页

为了实现燃油离心泵汽蚀特性智能优化设计,提出一种基于Kriging的多阶段主动学习加点策略。重点是建立3个阶段的加点策略,并明确各阶段加点策略的切换判据。基于一维函数、多维函数等测试函数,与单加点策略对比以验证多阶段主动学习加... 为了实现燃油离心泵汽蚀特性智能优化设计,提出一种基于Kriging的多阶段主动学习加点策略。重点是建立3个阶段的加点策略,并明确各阶段加点策略的切换判据。基于一维函数、多维函数等测试函数,与单加点策略对比以验证多阶段主动学习加点策略的有效性。进而,以某型燃油离心泵为例,完成所提出加点策略在其汽蚀特性的优化应用。测试函数算例结果表明:多阶段主动学习加点策略达到相同精度所需时间稍长于单MSE策略,优于单EI策略与单CV策略;但相比单MSE策略,全局最优解局部精度更高。离心泵汽蚀特性优化结果表明:优化泵进口处压力损失降低且进口处回流、旋涡等局部流动减弱,蜗壳内压力梯度增大且其出口处旋涡流动减弱;优化泵的汽蚀系数提高30.83%,汽蚀余量下降9.14%,汽蚀比转数下降7.17%,泵内气体含量下降17.27%,所提出的方法有效地提高了离心泵的抗汽蚀性能。 展开更多

关键词 燃油离心泵 汽蚀特性 KRIGING 加点策略 优化设计

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离心泵水力优化问题代理模型性能的参数化 被引量：2

7

作者 甘星城 裴吉 +3 位作者 袁寿其 王文杰 颜爱忠 赵芸 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1211-1220,共10页

为了解决离心泵水力优化问题中代理模型的选择与样本数量的确定缺乏系统理论依据的问题,基于3400组不同的管道泵设计样本,针对离心泵优化设计中常用的3种代理模型(人工神经网络、响应面模型和克里金模型)进行了参数化分析.通过对比不同... 为了解决离心泵水力优化问题中代理模型的选择与样本数量的确定缺乏系统理论依据的问题,基于3400组不同的管道泵设计样本,针对离心泵优化设计中常用的3种代理模型(人工神经网络、响应面模型和克里金模型)进行了参数化分析.通过对比不同样本数量下3种模型的性能表现与预测精度,发现响应面模型在处理离心泵多参数优化问题时的拟合精度较差;而克里金模型和人工神经网络在单部件优化中表现出色.在多部件联合优化或复杂目标函数下,仅多隐藏层级联前馈神经网络具备一定的可靠性,但仍难以完全满足优化需求.此外,研究表明,当样本数较少(为参数总量的1.0~1.2倍)时,单隐层前馈神经网络的性能最优;而当样本数充足(大于参数总量的2.0倍)时,多隐藏层前馈神经网络与级联前馈神经网络表现出更高的可靠性. 展开更多

关键词 离心泵 优化设计 代理模型 机器学习 参数化分析

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UHPC箱梁桥面体系主要设计参数优化及试验研究 被引量：3

8

作者 李杰 穆文均 廖万成 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期85-93,共9页

为获取UHPC箱梁桥面体系主要设计参数的合理取值范围,以某单跨跨径102 m的UHPC简支箱梁桥为背景,通过单参数影响效应分析和ANSYS优化设计模块分析对桥面板厚度h_(1)、上弦板高度h_(2)、上弦板厚度b及上弦板间距L的合理取值进行优化设计... 为获取UHPC箱梁桥面体系主要设计参数的合理取值范围,以某单跨跨径102 m的UHPC简支箱梁桥为背景,通过单参数影响效应分析和ANSYS优化设计模块分析对桥面板厚度h_(1)、上弦板高度h_(2)、上弦板厚度b及上弦板间距L的合理取值进行优化设计,并对优化后的UHPC箱梁桥面体系开展1∶2缩尺模型试验和有限元模拟,最后对UHPC箱梁桥面体系抗裂性能参数(上弦板受拉钢筋直径和上弦板高度)进行分析。结果表明:h_(1)、h_(2)、b和L合理取值范围分别为UHPC单箱室顶板(不含翼缘)横向跨度的1/40~1/35、1/10~1/8、1/37~1/31和1/2.8~1/1.4,对于背景工程h_(1)、h_(2)、b应分别不小于14、55、15 cm,L应不大于4 m;ANSYS优化结果与力学特性指标优化结果参数取值较为接近,优化后背景工程全桥UHPC体积减少约11.0%;试验梁上弦板发生面内受弯破坏,为UHPC箱梁桥面体系最不利受力部件;试验梁开裂应力值是正常使用极限状态设计值的2.14倍,具有较高安全储备,优化方案能满足工程应用要求;增大上弦板受拉钢筋直径及上弦板高度整体上可有效提高UHPC箱梁桥面体系的抗裂性能。 展开更多

关键词 UHPC箱梁 桥面体系 设计参数 优化设计 抗裂性能 模型试验 有限元法

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基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计 被引量：11

9

作者 张人会 郭苗 +1 位作者 杨军虎 刘宜 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第11期943-947,954,共6页

针对水力机械优化设计过程中存在计算量巨大、叶型的控制及修改不便等问题,提出了基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计方法.以某低比转数离心泵叶轮为研究对象,采用泰勒展开法进行离心泵叶片形状的参数化控制.将泵内流动控制方程作为优化... 针对水力机械优化设计过程中存在计算量巨大、叶型的控制及修改不便等问题,提出了基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计方法.以某低比转数离心泵叶轮为研究对象,采用泰勒展开法进行离心泵叶片形状的参数化控制.将泵内流动控制方程作为优化问题的约束条件,通过引入伴随变量将约束优化问题变为无约束优化问题,推导了目标函数的变分形式、伴随方程及伴随变量在计算域各边界上的边界条件.根据伴随方法计算目标函数对设计变量的梯度矢量,在任意给定的初始直叶片的基础上沿梯度矢量反方向不断更新叶片形状,直至目标函数达到最小值时即为最优设计.由于在目标函数的变分中不包含流场参数的变分,在一次优化迭代中只需要计算流场及伴随变量场各一次,大大减少了叶轮优化过程的计算量.算例计算结果表明所提出的离心泵叶轮伴随优化方法是可行的. 展开更多

关键词 离心泵 伴随方法 参数化控制 优化设计

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离心泵叶轮的优化设计模型 被引量：15

10

作者 王幼民 唐铃凤 苏应龙 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 2000年第2期115-118,共4页

论述了以泵的能量损失最小为目标函数，以叶轮叶片出口宽度、出口角、直径、叶片数、进口直径、进口角、进口宽度为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法．

关键词 离心泵 优化设计模型 复合形法 叶轮

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基于遗传算法的离心泵叶轮参数化造型及优化设计 被引量：9

11

作者 郭涛 李国君 +1 位作者 田辉 孙秀玲 《排灌机械工程学报》 EI 2010年第5期384-388,共5页

根据流面流动理论,通过坐标变换实现离心泵叶轮子午面及叶片结构的参数化造型.采用自适应策略等技术对遗传算法的遗传操作进行改进以提高算法搜索效率,并设计了多目标决策的适应值函数.采用CFD软件NUMECA对叶轮及压水室等主要过流部件... 根据流面流动理论,通过坐标变换实现离心泵叶轮子午面及叶片结构的参数化造型.采用自适应策略等技术对遗传算法的遗传操作进行改进以提高算法搜索效率,并设计了多目标决策的适应值函数.采用CFD软件NUMECA对叶轮及压水室等主要过流部件内部流动进行三维定常计算,从而预测离心泵的水力性能.编写FORTRAN程序实现参数化、搜索算法及性能预测3部分的联合,开发出一种离心泵叶轮造型的自动优化方法.以离心泵的2个外特性参数效率和扬程作为优化目标,应用该方法对Dn1000型潜油泵及IS80-65-125型清水泵的叶轮结构进行多目标优化.优化后两泵的水力性能有了明显提高,在设计工况下扬程分别提高了0.21 m和1.70 m,效率分别提高了1.9%和2.3%. 展开更多

关键词 离心泵 叶轮 参数化造型 优化设计 遗传算法

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中开多级离心泵效率优化计算方法 被引量：5

12

作者 童水光 赵航 +9 位作者 刘会琴 童哲铭 余跃 唐宁 吴伟杰 李进富 从飞云 张昊 王寅华 郝国帅 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期988-996,1005,共10页

对离心泵水力效率及高效区相对宽度的优化计算方法进行研究,在水力损失模型的基础上提出基于近似模型的多目标优化计算方法.以中开多级离心泵的优化设计为例,基于水力损失模型进行设计变量灵敏度分析,选出关键设计变量.分别利用水力损... 对离心泵水力效率及高效区相对宽度的优化计算方法进行研究,在水力损失模型的基础上提出基于近似模型的多目标优化计算方法.以中开多级离心泵的优化设计为例,基于水力损失模型进行设计变量灵敏度分析,选出关键设计变量.分别利用水力损失、完全二次响应面(RSF)、径向基高斯响应面(RBF)和克里金响应面(KRG)4种近模型优化离心泵的关键设计变量,分析4种效率优化计算方法的精确性和有效性.结果表明:基于理论公式计算的第1种优化方法耗时少,但结果误差较大;后3种优化方法基于计算流体动力学(CFD)数值仿真分析,结果准确,其中RSF模型的结果最精确且计算时间较短.比较3种不同近似模型的计算精度,RSF的计算结果最精确, RBF结果次之, KRG结果最差.在设计流量下,基于RSF的Pareto最优解的扬程为83.77 m,效率为77.26%,基于RBF的Pareto最优解的扬程为83.09 m,效率为76.63%. 展开更多

关键词 多级离心泵 水力损失模型 关键设计变量 近似模型 多目标优化

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基于试验设计近似模型优化方法及其在离心泵上的应用 被引量：3

13

作者 邓文剑 楚武利 +1 位作者 吴艳辉 黄磊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期707-711,共5页

针对许多已有的优化方法中存在着一些无法克服的缺陷,本文提出了基于试验设计的近似模型优化方法:该优化方法以实验设计为指导结合目标函数评估手段获得样本数据点集合,在此基础上运用近似模型拟合技术建立自变量与响应值之间的近似模型... 针对许多已有的优化方法中存在着一些无法克服的缺陷,本文提出了基于试验设计的近似模型优化方法:该优化方法以实验设计为指导结合目标函数评估手段获得样本数据点集合,在此基础上运用近似模型拟合技术建立自变量与响应值之间的近似模型;然后利用数值优化方法求取该优化模型的最优解,即为所求问题的最优解。本文应用这一优化方法对一离心泵叶轮进行了优化设计,优化结果表明这种新的优化方法具有高效和精确的优点。 展开更多

关键词 优化 近似模型 离心泵 实验设计

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电潜单螺杆泵油井生产系统优化设计方法 被引量：10

14

作者 李增亮 张来斌 娄晖 《石油大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期66-69,80,共5页

以电潜单螺杆泵油井生产系统为研究对象 ,以油井供液能力 (原油入井流动特性曲线 )、单螺杆泵的特性和整个系统的协调工作为依据 ,利用系统节点分析方法和最优化技术 ,把获得设计产量下的系统效率最高或能耗最低作为优化设计目标 ,介绍... 以电潜单螺杆泵油井生产系统为研究对象 ,以油井供液能力 (原油入井流动特性曲线 )、单螺杆泵的特性和整个系统的协调工作为依据 ,利用系统节点分析方法和最优化技术 ,把获得设计产量下的系统效率最高或能耗最低作为优化设计目标 ,介绍了井下电潜螺杆泵子系统基本模型的建立方法 ,并给出了有关的换算关系式、优化设计方法及步骤。利用现场优化设计实例验证了此方法的可行性 ,为油田电潜单螺杆泵油井生产的优化设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 电潜单螺杆泵 油井 生产系统 优化设计 节点分析方法 数学模型 采油方法

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航空燃油离心泵参数化设计方法研究综述 被引量：6

15

作者 符江锋 赵志杰 +2 位作者 李华聪 魏鹏飞 王淑红 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期15-24,共10页

燃油离心泵是航空发动机控制系统的关键动力元件,结合当前航空燃油离心泵技术发展和设计需要,本文总结对比了离心泵典型参数化设计及优化设计方法。分析了离心泵四种参数化设计方法的技术特点及其局限,考虑到离心泵参数设计方法中存在... 燃油离心泵是航空发动机控制系统的关键动力元件,结合当前航空燃油离心泵技术发展和设计需要,本文总结对比了离心泵典型参数化设计及优化设计方法。分析了离心泵四种参数化设计方法的技术特点及其局限,考虑到离心泵参数设计方法中存在的随机性和盲目性问题,进一步补充分析了离心泵的结构优化方法,包括基于启发式算法的全局优化方法、基于梯度的优化设计方法和基于代理模型的优化设计方法三类,并指出了三类优化设计方法亟待解决的科学和技术问题。在此基础上,通过分析国外航空发动机燃油离心泵的发展状况,指出了我国航空发动机燃油离心泵所面临的技术挑战、问题和技术发展方向,并立足于现有国内设计基础,给出了夯实我国航空燃油离心泵设计能力需开展的基础性研究工作。 展开更多

关键词 航空发动机 离心泵 参数设计 优化方法 综述

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基于权矩阵分析法的微型离心泵多目标正交优化设计 被引量：10

16

作者 冷洪飞 郝开元 《流体机械》 CSCD 北大核心 2018年第5期35-39,共5页

针对微型离心泵设计时缺乏理论公式指导的问题,采取基于权矩阵分析的多目标正交试验方法,进行微型泵叶轮设计参数优化研究。采用CFD方法对正交试验方案进行数值模拟,并根据模拟结果计算出影响扬程、效率和功率3种考察指标的各因素各水... 针对微型离心泵设计时缺乏理论公式指导的问题,采取基于权矩阵分析的多目标正交试验方法,进行微型泵叶轮设计参数优化研究。采用CFD方法对正交试验方案进行数值模拟,并根据模拟结果计算出影响扬程、效率和功率3种考察指标的各因素各水平的权重值大小,确定离心泵叶轮的优化方案。比较优化方案和原方案的内外特性,结果发现,在设计工况下,优化方案的效率提高约10%,功率下降56%以上。该方法为后续微型离心泵优化设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 微型离心泵 优化设计 正交试验 权矩阵分析法

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基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化设计 被引量：9

17

作者 张人会 刘锋 +1 位作者 陈学炳 李仁年 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期674-679,共6页

传统离心泵多目标优化设计中,代理模型的预测精度随着Pareto前沿不断向前推进将逐渐降低,为改善离心泵多目标优化效果,提出一种基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化方法,将生成的Pareto前沿解中部分最优样本添加到RBF样... 传统离心泵多目标优化设计中,代理模型的预测精度随着Pareto前沿不断向前推进将逐渐降低,为改善离心泵多目标优化效果,提出一种基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化方法,将生成的Pareto前沿解中部分最优样本添加到RBF样本集中,重新训练RBF代理模型,依据动态代理模型预测子代各样本的目标函数值.以MH48-12.5型离心泵为研究对象,选取叶片的进口安放角、出口安放角及叶片包角为优化变量,采用拉丁超立方抽样(LHS)构建代理模型初始样本空间,并以扬程和效率为优化目标进行多目标优化分析.结果表明:动态RBF代理模型多目标优化方法得到的Pareto前沿要大大优于静态代理模型方法结果,静态代理模型方法得到的Pareto前沿各点均被动态模型方法得到的Pareto前沿所支配;动态代理模型对前沿解的预测精度均大于静态代理模型;动态代理模型方法得到扬程最大点比原始设计高2.86%,比静态模型高1.03%;动态代理模型方法得到水力效率最高点比原始设计效率高4.36%,比静态模型高1.32%. 展开更多

关键词 离心泵 叶轮 多目标优化设计 NSGA-Ⅱ算法 动态RBF代理模型

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半开式叶轮离心泵的效率优化与分析 被引量：2

18

作者 陈松松 阮越广 +2 位作者 阮晓东 邹俊 付新 《机电工程》 CAS 2011年第7期806-808,共3页

为了提高半开式叶轮离心泵的水力效率,应用速度系数法对半开式叶轮离心泵的水力效率进行了优化,并采用k-ε湍流模型和标准壁面函数对离心泵进行了数值模拟,仿真分析了蜗壳和叶轮顶端间不同间隙以及不同叶片数对离心泵水力效率的影响。... 为了提高半开式叶轮离心泵的水力效率,应用速度系数法对半开式叶轮离心泵的水力效率进行了优化,并采用k-ε湍流模型和标准壁面函数对离心泵进行了数值模拟,仿真分析了蜗壳和叶轮顶端间不同间隙以及不同叶片数对离心泵水力效率的影响。研究结果表明,当蜗壳与叶轮顶面的间隙为0.5 mm,叶片数为6时,离心泵的效率较好。 展开更多

关键词 离心泵 优化设计 速度系数法 计算流体力学

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离心泵蜗壳拓扑优化设计方法研究 被引量：4

19

作者 徐胜利 张辉 +2 位作者 金婷婷 杨成立 周演 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期115-121,共7页

为了提高离心泵的水力性能,采用拓扑优化方法对离心泵蜗壳进行拓扑优化设计,建立了优化数学模型,优化目标函数为最小化流体的总压损失,约束条件为流体域的体积约束.基于OpenFOAM,编制了优化问题分析和求解程序,通过连续伴随法求得目标... 为了提高离心泵的水力性能,采用拓扑优化方法对离心泵蜗壳进行拓扑优化设计,建立了优化数学模型,优化目标函数为最小化流体的总压损失,约束条件为流体域的体积约束.基于OpenFOAM,编制了优化问题分析和求解程序,通过连续伴随法求得目标函数对设计变量的灵敏度,采用移动渐近线法(MMA)求解优化问题.二维蜗壳优化结果表明,提出的蜗壳拓扑优化方法能够获得蜗壳优化设计方案,得出的蜗壳结构与用传统设计方法设计出的蜗壳结构十分接近,且拓扑优化方法下的蜗壳流场内总压损失更小,特别是在传统蜗壳设计方法不适用的情况下,该方法能够自动获得蜗壳构型.研究结果对于拓展离心泵优化设计方案具有一定的借鉴价值. 展开更多

关键词 离心泵蜗壳 拓扑优化 设计方法 OPENFOAM 连续伴随法

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一种水环真空泵叶轮的结构设计与分析 被引量：4

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作者 吕金洲 高宏力 +2 位作者 张小庆 陈维茂 黄海凤 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第10期1499-1503,共5页

根据6 500 m3/min巨型水环真空泵的总体设计思想,对叶轮给出了具体设计。通过理论和经验方法计算出叶轮的总体尺寸,保证所设计叶轮能够满足排量要求。对该叶轮进行三维建模、强度刚度分析以及模态分析,确认工作时强度刚度是否足够。接下... 根据6 500 m3/min巨型水环真空泵的总体设计思想,对叶轮给出了具体设计。通过理论和经验方法计算出叶轮的总体尺寸,保证所设计叶轮能够满足排量要求。对该叶轮进行三维建模、强度刚度分析以及模态分析,确认工作时强度刚度是否足够。接下来,通过计算分析对叶轮的一些尺寸参数进行了优化,使叶轮在满足工作需要的条件下质量尽可能的减轻,进而降低了生产成本。通过上述设计分析,既完成了该叶轮的设计,又使叶轮设计在一定程度上摆脱对经验的依赖。 展开更多

关键词 叶轮 强度 刚度 模态分析

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