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专利号: 2019101796247
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-07-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法,其特征是包括如下步骤:步骤1):选取转叶式混流泵空间导叶的进口安放角α3、导叶扩散角θ、导叶叶片包角 作为优化变量X,分别给定 的取值范围:步骤2):根据 的取值范围生成具有n个参数、m个水平数的均匀试验表,n=3,m≥1,根据均匀试验表中每一行中的n个数值绘制出一个空间导叶,得到m个空间导叶,步骤3):取3个叶轮叶片安放角β1、β2、β3,结合均匀试验表,每个空间导叶都对应3个叶轮叶片安放角β1、β2、β3,得到m×3个空间导叶和叶轮匹配而成的混流泵,对每个混流泵的全流道进行非结构网格划分,获得每个混流泵的叶轮叶片安放角分别为β1、β2、β3对应的最高效率点的效率值ηmax‑4(X)、ηmax+4(X)、ηmax0(X);

步骤4):将效率值ηmax‑4(X)、ηmax+4(X)、ηmax0(X)的加权平均最高效率ηmax(X)作为优化目标,建立多工况优化的数学模型MaximizeO(X)=ηmax(X),Maximize是求优化函数O(X)的最大值,ηmax(X)=ω‑4ηmax‑4(X)+ω0ηmax0(X)+ω+4ηmax+4(X),ω‑4、ω0、ω+4分别是3个叶轮叶片安放角β1、β2、β3下对应的权重因子;每3个最高效率点的效率值ηmax‑4(X)、ηmax+4(X)和ηmax0(X)对应1个加权平均最高效率ηmax(X),共m个加权平均最高效率ηmax(X),构成m组初始样本空间;

步骤5):根据初始样本空间,用多元回归分析方法分别建立优化变量 与ηmax(X)之间的函数关系式,用遗传算法对该函数关系式进行求解,得到一组多工况下最优化的3个变量 的组合。

2.根据权利要求1所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法,其特征是:步骤5)中,所述的函数关系式是:

T、W分别表示从1到3的逐渐递增的数字序列,h0、hT、hTT、hTW为系数。

3.根据权利要求2所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法,其特征是:步骤5)中,所述的遗传算法是在优化变量 中每个参数的下限值和上限值之间随机产生200个个体作为父代种群,通过选择、变异和复制算子产生子代种群,交叉和变异概率分别设置为0.8和0.2,最优前端个体系数设置为0.3,最大进化代数设置为500。

4.根据权利要求3所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法,其特征是:步骤5)中,由所述的函数关系式得到加权平均最高效率ηmax(X)中的最大值ηmax,预测,最大值ηmax,预测对应一组优化变量 根据优化变量 绘制其空间导叶模型,对该空间导叶模型求解,得到加权平均最高效率ηmax,CFD,计算ηmax,预测和ηmax,CFD的相对误差 当ε1≤5%时,得到最优化的3个变量 的组合。

5.根据权利要求1所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法,其特征是:步骤4)中,权重因子ω‑4、ω0、ω+4分别为0.25,0.5,0.25。

6.根据权利要求1所述的一种转叶式混流泵空间导叶多工况优化设计方法,其特征是:步骤3)中,叶轮叶片安放角分别为β1=‑4°、β2=0°、β3=+4°。