基于Kriging模型和遗传算法的泵叶轮两工况水力优化设计

来源：机械工程学报杂志2015年第15期北京时间：

作者：王文杰， 袁寿其， 裴吉， 张金凤， 袁建平， 毛法良

单位：1.江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心 2.宜兴优纳特机械有限公司

摘要：为了拓宽余热排出泵设计高效区的范围，提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法。采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮叶片的进口冲角∆β、包角φ及出口安放角β2进行16组方案设计，并采用ANSYS CFX14.5对16组叶轮方案进行定常数值模拟，选取离心泵设计工况1.0Qd和大流量工况1.62Qd下的效率为水力优化设计目标，建立了效率与叶片三个参数之间的Kriging近似模型，并应用多目标遗传算法对近似模型进行寻优，得到了最优的叶片参数。对原始方案进行外特性试验，数值模拟结果与试验结果基本吻合。优化后，叶轮在两工况下的效率均高于原始泵，效率分别提高了5.53%和2.29%。同时对比优化前后的泵内部速度分布，表明在设计工况和大流量工况下，优化后的叶轮内部相对速度分布更均匀，水力损失较小。提出的叶轮优化方法对泵性能提高提供了有效参考。

关键词：Kriging近似模型,拉丁超立方试验设计,两工况,叶轮,遗传算法,余热排出泵；

基金资助：国家自然科学基金(51409123)、中国博士后科学基金(2015T80507)、江苏省博士后科研计划(1401069B)和江苏高校优势学科建设工程(PAPD)资助项目