[发明专利]离心鼓风机叶轮的全三维气动优化设计方法

权利要求书

1.一种离心鼓风机叶轮的全三维气动优化设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：将叶轮的初始设计数据参数化，获得叶轮的初始控制点坐标值；

步骤二：基于叶轮的初始控制点坐标值，用三次样条函数表达叶轮结构，其中，所述三次样条函数的表达式为：

式中，t为常数，t_u为常数t在u∈[0,1]位置处的值，B_r(t_u)为基于t_u的样条基函数，P_i+r为叶轮划分的截面上第i段曲线S_i的控制点坐标值；当P_i+r为叶型中弧线的控制点坐标值时，v(u)为叶型中弧线的曲线坐标，当P_i+r为进口及出口几何角的控制点坐标值时，v(u)为进口及出口几何角的样条曲线坐标，式中S_i(t_u)与v(u)相同，表示曲线坐标，

三次样条基函数B_r(t_u)的数学定义如下：

步骤三：基于用户给定的叶型中弧线、进口及出口几何角的控制点参数变化范围，改变三次样条函数的控制点参数，获得不同的叶轮叶型；

步骤四：以离心鼓风机叶轮绝热效率为目标函数，基于流量与压比约束条件，利用遗传算法对叶型中弧线、进口及出口几何角的控制点参数进行全局寻优，获得离心鼓风机叶轮最优设计控制点参数，进而获得最优叶轮结构特性曲线，

步骤一获得叶轮的控制点坐标值包括：

沿叶轮的叶高方向将叶轮划分成5-9个截面，在每个截面上提取叶轮的叶型中弧线、进口及出口几何角的控制点数据信息，由此获得叶轮的控制点坐标值。

2.根据权利要求1所述的离心鼓风机叶轮的全三维气动优化设计方法，其特征在于，

所述三次样条函数的表达式为：

式中，t为常数，t_u为常数t在u∈[0,1]位置处的值，B_r(t_u)为基于t_u的样条基函数，P_i+r为叶轮划分的截面上第i段曲线S_i的控制点坐标值；当P_i+r为叶型中弧线的控制点坐标值时，v(u)为叶型中弧线的曲线坐标，当P_i+r为进口及出口几何角的控制点坐标值时，v(u)为进口及出口几何角的样条曲线坐标。

3.根据权利要求2所述的离心鼓风机叶轮的全三维气动优化设计方法，其特征在于，

步骤四中利用遗传算法对叶型中弧线、进口及出口几何角的控制点参数进行全局寻优包括：

采用基于Linux系统下的Shell脚本以及面向对象的Python语言脚本驱动模式，实现三维叶片构建平台3DBGB的自动执行、网格输入文件*.geomTurbo的自动产生、Autogrid网格生成平台与三维CFD粘性求解器FNIE/TURBO的自动执行以及每个优化样本计算结束后目标函数值的自动获取。