计算得到相应的叶轮轴面流线的叶片环量梯 度； 根据每组叶片环量梯度获得所有设计参数与至少一个水力性能参数之间的函数关系 式；以及 采用多目标遗传算法或自适应的模拟退火优化算法对所述函数关系式进行全局寻优 计算，得到优化的双吸离心栗叶轮的水力模型。2. 根据权利要求1所述的双吸离心栗叶轮的水力优化方法，其特征在于，所述叶轮轴面 流线包括轮毂处轴面流线、轮缘处轴面流线以及第一轴面流线， 其中，根据每组设计参数值利用叶片环量梯度沿轮毂处轴面流线和轮缘处轴面流线的 三段线式分布规律计算得到轮毂处轴面流线和轮缘处轴面流线的叶片环量梯度，且通过插 值法计算得到第一轴面流线的叶片环量梯度。3. 根据权利要求1所述的双吸离心栗叶轮的水力优化方法，其特征在于，根据每组叶片 环量梯度获得所有设计参数与至少一个水力性能参数之间的函数关系式包括： 根据每组叶片环量梯度利用基于势流理论的积分叶片型线微分方程计算得到所述样 本空间中每组设计参数值所对应的三维叶轮形状，建立双吸离心栗叶轮形状的第一样本空 间； 根据所述第一样本空间中每种三维叶轮形状建立相应的三维湍流数值计算模型； 根据每种三维叶轮形状及与之对应的三维湍流数值计算模型计算得到所述至少一个 水力性能参数的值;以及 将所述至少一个水力性能参数的值代入以下函数关系式：利用最小二乘法计算得到多项式系数，并利用回归平方和与总平方和的比值评价所述 函数关系式的有效性，从而获得有效的所有设计参数与至少一个水力性能参数之间的函数 关系式， 其中，Y表示水力性能参数，X表示设计参数，α表示多项式系数，η表示设计参数的个数， j表示优化目标的个数，i表示零和正整数，k表示零和正整数。4. 根据权利要求3所述的双吸离心栗叶轮的水力优化方法，其特征在于，根据每种三维 叶轮形状及与之对应的三维湍流数值计算模型计算得到所述至少一个水力性能参数的值 包括： 根据每种三维叶轮形状以三维建模的方式建立相应的双吸离心栗叶轮的三维流道图； 以网格划分的方式对每种三维流道图进行网格划分，以完成计算域网格的划分；以及 根据所有划分的计算域网格利用流动计算技术计算得到所述至少一个水力性能参数 的值。5. 根据权利要求1所述的双吸离心栗叶轮的水力优化方法，其特征在于，采用多目标遗 传算法或自适应的模拟退火优化算法对所述函数关系式进行全局寻优计算，得到优化的双 吸离心栗叶轮的水力模型包括： 采用多目标遗传算法或自适应的模拟退火优化算法对所述函数关系式进行全局寻优 计算，得到最优解集； 根据具体的设计性能要求从所述最优解集中选择一个最优解；以及 利用三维湍流数值计算技术对所述最优解进行校核，确定所述最优解是否为最优，若 所述最优解为最优，则得到一组最优的设计参数值，从而得到优化的双吸离心栗叶轮的水 力模型，若所述最优解不为最优，则将所述最优解加入所述样本空间中，并更新所述函数关 系式，再进行全局寻优，直到获得的最优解与利用三维湍流数值计算技术计算得到的结果 一致，输出最终的最优解，得到优化的双吸离心栗叶轮的水力模型。6. -种双吸离心栗叶轮的水力优化装置，其特征在于，所述装置包括： 建立单元，用于建立所述叶轮的设计参数的样本空间，所述样本空间包括多组设计参 数值； 计算单元，用于根据所述样本空间中的每组设计参数值计算得到相应的叶轮轴面流线 的叶片环量梯度； 获得单元，用于根据每组叶片环量梯度获得所有设计参数与至少一个水力性能参数之 间的函数关系式；以及 寻优单元，用于采用多目标遗传算法或自适应的模拟退火优化算法对所述函数关系式 进行全局寻优计算，得到优化的双吸离心栗叶轮的水力模型。7. 根据权利要求6所述的双吸离心栗叶轮的水力优化装置，其特征在于，所述叶轮轴面 流线包括轮毂处轴面流线、轮缘处轴面流线以及第一轴面流线， 其中，所述计算单元用于根据每组设计参数值利用叶片环量梯度沿轮毂处轴面流线和 轮缘处轴面流线的三段线式分布规律计算得到轮毂处轴面流线和轮缘处轴面流线的叶片 环量梯度，且通过插值法计算得到第一轴面流线的叶片环量梯度。8. 根据权利要求6所述的双吸离心栗叶轮的水力优化装置，其特征在于，所述获得单 元，用于： 根据每组叶片环量梯度利用基于势流理论的积分叶片型线微分方程计算得到所述样 本空间中每组设计参数值所对应的三维叶轮形状，建立双吸离心栗叶轮形状的第一样本空 间； 根据所述第一样本空间中每种三维叶轮形状建立相应的三维湍流数值计算模型； 根据每种三维叶轮形状及与之对应的三维湍流数值计算模型计算得到所述至少一个 水力性能参数的值;以及 将所述至少一个7tC力件能参数的倌代入以下函数#系式：利用最小二乘法计算得到多项式系数，并利用回归平方和与总平方和的比值评价所述 函数关系式的有效性，从而获得有效的所有设计参数与至少一个水力性能参数之间的函数 关系式， 其中，Y表示水力性能参数，X表示设计参数，α表示多项式系数，η表示设计参数的个数， j表示优化目标的个数，i表示零和正整数，k表示零和正整数。9. 根据权利要求8所述的双吸离心栗叶轮的水力优化装置，其特征在于，所述获得单 元，还用于： 根据每种三维叶轮形状以三维建模的方式建立相应的双吸离心栗叶轮的三维流道图； 以网格划分的方式对每种三维流道图进行网格划分，以完成计算域网格的划分；以及 根据所有划分的计算域网格利用流动计算技术计算得到所述至少一个水力性能参数 的值。10. 根据权利要求6所述的双吸离心栗叶轮的水力优化装置，其特征在于，所述寻优单 元，用于： 采用多目标遗传算法或自适应的模拟退火优化算法对所述函数关系式进行全局寻优 计算，得到最优解集； 根据具体的设计性能要求从所述最优解集中选择一个最优解；以及 利用三维湍流数值计算技术对所述最优解进行校核，确定所述最优解是否为最优，若 所述最优解为最优，则得到一组最优的设计参数值，从而得到优化的双吸离心栗叶轮的水 力模型，若所述最优解不为最优，则将所述最优解加入所述样本空间中，并更新所述函数关 系式，再进行全局寻优，直到获得的最优解与利用三维湍流数值计算技术计算得到的结果 一致，输出最终的最优解，得到优化的双吸离心栗叶轮的水力模型。
【专利摘要】本发明公开一种双吸离心泵叶轮的水力优化方法以及装置。其中，所述方法包括：建立所述叶轮的设计参数的样本空间，所述样本空间包括多组设计参数值；根据所述样本空间中的每组设计参数值计算得到相应的叶轮轴面流线的叶片环量梯度；根据每组叶片环量梯度获得所有设计参数与至少一个水力性能参数之间的函数关系式；以及采用多目标遗传算法或自适应的模拟退火优化算法对所述函数关系式进行全局寻优计算，得到优化的双吸离心泵叶轮的水力模型。本发明采用叶片环量梯度对叶轮形状进行参数化，相对于几何参数，叶片环量梯度对叶轮水力性能有更加直接的影响，容易建立设计参数和水力性能参数之间的函数关系式，显著减小优化计算代价，实现多目标的自动优化设计，提高优化设计效果。
【IPC分类】F04D29/22, G06F17/50
【公开号】CN105465037
【申请号】CN201510867407
【发明人】杨魏, 肖若富, 姚志峰
【申请人】中国农业大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月1日