【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于离心泵设计，尤其涉及高速离心泵设计参数优化方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、高速离心泵广泛应用在石油化工、航空航天等领域，具有高升压比，体积小等特点，相较于普通离心泵，内部流动更为复杂，效率较低。为了解决高转速引起叶轮进口空化问题，目前高速离心泵多采用前置诱导轮
2、来提高叶轮进口压力。随着高速离心泵不断朝着体积更小、转速更高的方向快速发展，特别是一些要求结构紧凑的工程应用，采用诱导轮与离心叶轮两级叶轮串联运行方式难以避免诱导轮和离心叶轮在流动设计上的匹配性问题。另外，随着泵转速升高，两级叶轮设计的结构可靠性方面也存在问题。
3、由于一体式叶轮具有更多的设计自由度，优化设计变量多且方法更加复杂，传统高速离心泵设计方法可能无法充分利用这些参数。这将导致现有的传统高速离心泵优化设计方法在评估一体式叶轮时会限制一体式叶轮优化结果的多样性。因此，现有技术缺少一种用于一体式叶轮优化设计的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了高速离心泵设计参数优化方法、装置、设备及介质,在其他过流部件不变的条件下，对一体式叶轮进行优化设计,在提高高速离心泵的水力性能的同时，保证结构紧凑和可靠性要求。
2、本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
3、一种高速离心泵设计参数优化方法，所述高速离心泵包括一体式叶轮，所述方法用于优化所述一体式叶轮的设计参数，所述一体式叶轮包括3个长叶片和 3个分流叶片，所述方法包括
4、根据已知设计参数，建立高速离心泵的初始模型，所述设计参数包括流量、转速、扬程和必需空化余量；
5、建立叶轮优化模型对所述初始模型进行优化，具体包括：
6、对所述初始模型进行性能分析，得到所述初始模型的叶轮的效率及必需空化余量；
7、以所述高速离心泵的效率最大和所述叶轮的必需空化余量最小为优化目标，以影响离心泵效率和空化性能的叶轮几何参数为优化变量，采用响应面法建立所述优化目标和所述优化变量之间的响应面近似模型，所述响应面近似模型定义为：
8、；
9、其中， c0、 ci、 cj、 cij为响应面模型的系数，根据已有的样本数据进行拟合确定，xi、xj表示优化变量；
10、由响应面获得的泵效率和必需空化余量的响应面近似模型的回归方程在下式中给出：
11、
12、式中：x1表示叶轮出口宽度b2，单位为mm，x2表示分流叶片偏置度θ，单位为%，x3表示叶片出口角β2，单位为°；a0、a1、a2、a3、a11、a22、a33、a12、a13、a23为响应面模型系数，在对应目标函数下通过拟合得到；
13、几何约束条件为：5≤b2≤8，30≤θ≤60，20≤β2≤40；
14、求解所述响应面近似模型，得到最优叶轮设计参数。
15、进一步的，所述方法采用 nsga-ⅱ算法求解所述响应面近似模型。
16、进一步的，所述影响离心泵效率和空化性能的叶轮几何参数包括叶轮出口宽度、分流叶片偏置度和分叶片出口角。
17、进一步的，所述方法还包括：
18、检测所述响应面近似模型的精度，若所述响应面近似模型的精度没达到预设阈值，则增加新的样本点重新建立新响应面模型直至精度达到预设阈值。
19、进一步的，所述精度包括模型的系数集准确性，所述方法通过方差分析和残差分析评估模型的系数集准确性。
20、另一方面，本专利技术还提供了一种高速离心泵设计参数优化装置，所述高速离心泵包括一体式叶轮，所述装置用于优化所述一体式叶轮的设计参数，所述装置包括：
21、初始模型构建模块，所述初始模型构建模块根据已知设计参数，建立高速离心泵的初始模型；
22、设计参数优化模块，所述设计参数优化模块建立叶轮优化模型对所述初始模型进行优化，具体包括：
23、对所述初始模型进行性能分析，得到所述初始模型的叶轮的效率及必需空化余量；
24、以所述高速离心泵的效率最大和所述叶轮的必需空化余量最小为优化目标，以影响离心泵效率和空化性能的叶轮几何参数为优化变量，采用响应面法建立所述优化目标和所述优化变量之间的响应面近似模型，所述响应面近似模型定义为：
25、；
26、其中， c0、 ci、 cj、 cij为响应面模型的系数，根据已有的样本数据进行拟合确定，xi、xj表示优化变量；
27、由响应面获得的泵效率和必需空化余量的响应面近似模型的回归方程在下式中给出：
28、
29、式中：x1表示叶轮出口宽度b2，单位为mm，x2表示分流叶片偏置度θ，单位为%，x3表示叶片出口角β2，单位为°；a0、a1、a2、a3、a11、a22、a33、a12、a13、a23为响应面模型系数，在对应目标函数下通过拟合得到；
30、几何约束条件为：5≤b2≤8，30≤θ≤60，20≤β2≤40；
31、求解所述响应面近似模型，得到最优叶轮设计参数。
32、另一方面，本专利技术还提供了一种计算机设备，计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现上述的任意一种高速离心泵设计参数优化方法。
33、另一方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现上述的任意一种高速离心泵设计参数优化方法。
34、本专利技术的有益效果在于：
35、本专利技术提出了一种适用于一体式叶轮优化设计的方法，在其他结构几何参数不变的情况下，对一体式叶轮进行优化设计，从而提高高速离心泵的效率并改善空化性能。
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1. 一种高速离心泵设计参数优化方法，所述高速离心泵包括一体式叶轮，其特征在于，所述方法用于优化所述一体式叶轮的设计参数，所述一体式叶轮包括3个长叶片和 3个分流叶片，所述方法包括：
2. 如权利要求1所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述方法采用NSGA-Ⅱ算法求解所述响应面近似模型。
3.如权利要求1所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述影响离心泵效率和空化性能的叶轮几何参数包括叶轮出口宽度、分流叶片偏置度和分叶片出口角。
4.如权利要求1所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.如权利要求4所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述精度包括模型的系数集准确性，所述方法通过方差分析和残差分析评估模型的系数集准确性。
6.一种高速离心泵设计参数优化装置，所述高速离心泵包括一体式叶轮，其特征在于，所述装置用于优化所述一体式叶轮的设计参数，所述装置包括：
7.一种计算机设备，其特征在于，计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序由
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储介质中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-5任一项的高速离心泵设计参数优化方法。
...【技术特征摘要】
1. 一种高速离心泵设计参数优化方法，所述高速离心泵包括一体式叶轮，其特征在于，所述方法用于优化所述一体式叶轮的设计参数，所述一体式叶轮包括3个长叶片和 3个分流叶片，所述方法包括：
2. 如权利要求1所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述方法采用nsga-ⅱ算法求解所述响应面近似模型。
3.如权利要求1所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述影响离心泵效率和空化性能的叶轮几何参数包括叶轮出口宽度、分流叶片偏置度和分叶片出口角。
4.如权利要求1所述的高速离心泵设计参数优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.如权利要求4所述的高速离心泵设...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋冬梅，刘雪垠，徐成芝，赖喜德，肖夏，陈小明，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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