基于响应面和NSGA-II算法的切入式螺旋导叶旋流器多目标优化

来源：机床与液压杂志2025年第20期北京时间：

作者：李美求，胡曼玉，陈星，张庭高

单位：长江大学机械工程学院；长江大学机械工程学院；长江大学机械工程学院；江苏宏泰石化机械有限公司

摘要：为了进一步完善切入式螺旋导叶旋流器分离性能的定量估算，在充分考虑气泡聚并破碎的基础上，利用数值模拟方法研究螺旋导叶结构参数对旋流器分离性能的影响。以“高效低阻”为优化目标，采用Box-Behnken响应面优化方法与NSGA-Ⅱ算法相结合对导叶结构参数进行优化，引入结合熵权法的TOPSIS模型进行多目标决策，确定最优结构参数组合。结果表明：旋流器综合效率随着螺距、圈数、间隙、轴距增加呈先增后减的变化趋势，通过增大螺距、间隙及减少圈数均能有效改善压降，而轴距对压降无显著影响；螺旋导叶结构参数最优组合为：螺距25 mm、圈数2、间隙1.5 mm、轴距9 mm，相比初始螺旋导叶结构，优化后的结构综合效率由86.31%提高至93.41%，底流口压降由90 239 Pa降低至 85 458.7 Pa，综合效率和压降以及分离性能均得到明显改善，优化效果显著，符合“高效低阻”的优化目标。

关键词：旋流器;螺旋导叶;分离性能;多目标优化

基金资助：江苏省海洋及陆上油气井口设备工程技术研究中心开放基金(DS2020012-2)