潜水轴流泵叶轮掠角的优化设计与试验

• 作者: 王俊华 盛建萍 韩向东
• 来源期刊: 流体机械
• 学科: 工学
• 关键词: 潜水轴流泵 掠叶片 参数化 优化设计 模型试验 导叶
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 试验研究
• 页码范围: 1-5,36
• 页数: 6页
• 分类号: TH312
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2020.11.001

摘要

采用CFD技术与优化算法相结合的方法对潜水轴流泵叶轮进行优化设计.以叶轮水力效率最大为优化目标,叶轮掠角为优化变量,对其进行优化设计并分析了掠角对潜水轴流泵性能的影响.首先对原始叶轮进行参数化处理,为优化设计提供优化变量;然后,在-40°～40°的优化范围内采用拉丁超立方实验设计方法进行空间抽样,应用遗传算法与神经网络相结合的优化算法,得到最优叶轮模型.研究结果表明:数值模拟与试验数据吻合较好,能够准确预测潜水轴流泵的性能;在优化范围内,掠角-扬程曲线、掠角-效率曲线呈抛物线状变化趋势,均存在极大值;后掠角度为+5.57°时,叶片性能最佳,叶轮效率较原始模型提高了3.61％;在同一掠角度下,后掠叶片的效率和扬程均高于前掠叶片;在设计工况点,优化后的泵效率比原始泵提升了2.6％;带最优叶轮泵的导叶损失比原始泵的导叶损失降低4.41％,导叶与叶轮的匹配性得到了改善.