【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速离心泵的，特别涉及高速离心泵叶轮多目标优化设计方法。
技术介绍
1、离心泵是一种用于介质输送的通用机械设备，应用于航空航天、石油化工、船舶以及冶金等领域。近年来，随着相关领域工程技术的发展，离心泵逐步向更高转速发展，高速离心泵转速较高，一般转速大于3600r/min，具有单级扬程高、结构紧凑、可靠性好、维护方便等优点，在介质输送系统中发挥着巨大的作用。相比普通离心泵，高速离心泵目前存在水力效率低、抗汽蚀性能差、运行不稳定等问题，如果采用普通离心泵叶轮设计方法进行研究，其性能参数无法达到设计要求。目前已经出现对高速泵诱导轮的前置空化抑制装置前、后倾角等几何参数进行优化，并进行了回流漩涡范围和强度分析，获得了最优参数组合，或者选取叶片出口宽度、叶轮出口直径、叶片数等7个参数进行正交，利用极差分析法研究了影响高速泵性能的主要和次要因素，并得出了高速离心泵的优化设计方式，但是上述优化设计方式无法针对具有半开式叶轮的高速离心泵进行准确的设计，不能有效降低高速离心泵的能量损失以及使泵效率和扬程均达到相应的设计要求，降低了高速离心泵的设计可靠性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其采用基于参考点的非支配排序遗传算法，以高速离心泵的水力效率最高、空化余量最小为优化目标，构建相应的优化目标函数，根据灵敏度分析，筛选出叶轮进口直径、叶轮出口宽度和叶片出口角三个参数，以该三个参数为参考点并结合非支配排序遗传算法进行多目标寻
2、本专利技术提供高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，包括如下步骤：
3、步骤s1，基于高速离心泵的部件结构信息，构建所述高速离心泵的初始模型；对所述初始模型进行cfd数值计算处理，得到所述初始模型对应的几何参数初始值；
4、步骤s2，构建高速离心泵的水力损失模型，对所述水力损失模型进行全局灵敏度分析，确定对所述高速离心泵进行多目标优化设计对应的所有待优化目标参数；基于所述几何参数初始值，确定所有待优化目标参数各自的取值范围；
5、步骤s3，基于所有待优化目标参数各自的取值范围，选取关于每个待优化目标参数的若干数据样本；基于选取的所有数据样本，生成所有待优化目标参数对应的参数几何模型；基于所述参数几何模型，生成相应的若干参数组合；基于所有参数组合，对svm回归预测模型进行训练和测试处理，得到关于每个待优化目标参数的单一目标函数；
6、步骤s4，对所有待优化目标参数的所有单一目标函数进行关于非支配排序遗传算法的多目标寻优处理，得到关于所有待优化目标参数的最优解集合；基于所述最优解集合，生成所述高速离心泵对应的结构模型。
7、在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤s1中，基于高速离心泵的部件结构信息，构建所述高速离心泵的初始模型，包括：
8、基于高速离心泵的叶轮和蜗壳各自的形状结构信息，构建所述高速离心泵对应的单级高速离心泵初始模型；对所述单级高速离心泵初始模型进行初始模型运行仿真操作，得到所述单级高速离心泵初始模型的运行仿真数据结果；
9、基于所述运行仿真数据结果，确定所述单级高速离心泵初始模型允许进行调整的叶轮几何参数；其中，所述叶轮几何参数包括叶轮进口直径、叶轮出口宽度、叶片进口角、叶片出口角、叶片数、叶轮直径、叶片包角、蜗壳进口宽度、蜗壳基圆直径、隔舌安放角。
10、在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤s1中，对所述初始模型进行cfd数值计算处理，得到所述初始模型对应的几何参数初始值，包括：
11、对所述单级高速离心泵初始模型进行非结构网格划分处理，得到关于所述单级高速离心泵初始模型的全局计算域集群；对所述全局计算域集群下属所有计算域进行关于所述单级高速离心泵初始模型的全流道cfd数值模拟，得到所述单级高速离心泵初始模型内部的水流状态信息；
12、基于所述水流状态信息，确定所述单级高速离心泵初始模型具有最优流量传输效率的情况下所述允许进行调整的叶轮几何参数对应的初始值。
13、在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤s2中，构建高速离心泵的水力损失模型，对所述水力损失模型进行全局灵敏度分析，确定对所述高速离心泵进行多目标优化设计对应的所有待优化目标参数；基于所述几何参数初始值，确定所有待优化目标参数各自的取值范围，包括：
14、基于高速离心泵的水力损失来源，确定所述高速离心泵对应的若干单一水力损失模型；再基于所有单一水力损失模型，构建所述高速离心泵的全局水力损失模型；
15、对所述全局水力损失模型进行关于所有允许进行调整的叶轮几何参数的调整改变，得到每个允许进行调整的叶轮几何参数发生改变时对所述高速离心泵的空化余量和/或水力效率影响最大的若干叶轮几何参数，以此作为对所述高速离心泵进行多目标优化设计对应的待优化目标参数；再对所述待优化目标参数对应的几何参数初始值进行扩展，确定所有待优化目标参数各自的取值范围。
16、在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤s2中，基于高速离心泵的水力损失来源，确定所述高速离心泵对应的若干单一水力损失模型；再基于所有单一水力损失模型，构建所述高速离心泵的全局水力损失模型，包括：
17、基于高速离心泵的吸入式水力损失、叶轮进口水力损失、叶轮流道摩擦损失、叶轮内扩散收缩损失、进口液流变向水力损失、叶轮出口水力损失、蜗壳流道摩擦损失和蜗壳内扩散损失，分别一一对应确定所述高速离心泵对应的八个单一水力损失模型；再对所述八个单一水力损失模型进行融合处理，构建所述高速离心泵的全局水力损失模型。
18、在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤s2中，对所述全局水力损失模型进行关于所有允许进行调整的叶轮几何参数的调整改变，得到每个允许进行调整的叶轮几何参数发生改变时对所述高速离心泵的空化余量和/或水力效率影响最大的若干叶轮几何参数，以此作为对所述高速离心泵进行多目标优化设计对应的待优化目标参数，包括：
19、对所述全局水力损失模型进行分析，得到所述高速离心泵的空化余量计算模型和水力效率计算模型；
20、对所述空化余量计算模型和所述水力效率计算模型进行关于所有允许进行调整的叶轮几何参数的调整改变，得到每个允许进行调整的叶轮几何参数发生改变时对所述高速离心泵的空化余量和/或水力效率影响最大的若干叶轮几何参数；其中，对所述高速离心泵的空化余量和/或水力效率影响最大的若干叶轮几何参数包括叶轮进口直径、叶轮出口宽度和叶片出口角。
21、在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤s3中，基于所有待优化目标参数各自的取值范围，选取关于每个待优化目标参数的若干数据样本；基于选取的所有数据样本，生成所有待优化目标参数对应的参数几何模型；基于所述参数几何本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
5.如权利要求4所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
8.如权利要求7所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
9.如权利要求8所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
10.如权利要求9所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
5.如权利要求4所述的高速离心泵叶轮多目标优化设计方法，其特征在于：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：宋冬梅，刘雪垠，陈小明，钟林涛，李黎文，吴凯歌，李天赐，
申请(专利权)人：四川省机械研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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