[发明专利]一种轴流泵辐条多工况优化设计的方法

权利要求书

1.一种轴流泵辐条多工况优化设计的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、确定辐条多工况优化设计的初始条件：初始条件包括辐条参数及典型运行工况；辐条参数包括辐条长度、辐条厚度、辐条个数以及辐条位置；典型运行工况包括额定工况、临界失速工况、中度失速工况和深度失速工况；

步骤2、试验设计并获得样本点扬程：基于正交试验，对辐条参数设计不少于15组试验方案，对每组试验方案均进行额定工况、临界失速工况、中度失速工况和深度失速工况四种工况下的数值计算，得到每组试验方案在四种工况下的扬程；

步骤3、建立辐条参数与扬程之间的扬程函数f(x)：采用多元二次非线性回归模型分别拟合四种工况下辐条参数x与轴流泵扬程之间的扬程函数f(x)，并采用最小二乘法求解系数；

步骤4、构造综合目标评价函数F(x)：将步骤3中建立的四种工况下的扬程函数f(x)，通过线性加权法构造多目标优化问题的综合目标评价函数F(x)；

步骤5、粒子群算法全局寻优：针对步骤4构造的综合目标评价函数F(x)采用粒子群算法进行全局寻优，得到满足四种工况运行的辐条最优参数组合；

步骤6、优化效果验证：将步骤5得到的辐条最优参数组合分别在四种工况下进行非定常计算，判断其优化效果是否显著；当四种工况均满足设定优化效果，则优化结束；否则，返回步骤4调整加权系数，重复步骤4-6，直至满足要求为止。

2.根据权利要求1所述的轴流泵辐条多工况优化设计的方法，其特征在于：辐条参数经均值化处理后，分别记为：辐条长度L_J、辐条厚度D_J、辐条个数N_J以及辐条位置S_J，其中，辐条位置S_J为辐条头部距叶轮中心的轴向距离。

3.根据权利要求2所述的轴流泵辐条多工况优化设计的方法，其特征在于：试验方案设定为18组。

4.根据权利要求2所述的轴流泵辐条多工况优化设计的方法，其特征在于：步骤4中，综合目标评价函数F(x)的数学表达为：

λ_i为四种工况下的加权系数，i为四种工况中的一种典型工况，f_i(x)为四种工况下轴流泵的扬程函数，其中且初步设定λ₁＝λ₂＝λ₃＝λ₄。

5.根据权利要求4所述的轴流泵辐条多工况优化设计的方法，其特征在于：步骤5中，粒子群算法的参数设置为：初始种群个数P＝500，最大迭代步数N＝300，惯性权重w₁＝0.8，自我学习因子w₂＝0.5，群体学习因子w₃＝0.5。

6.根据权利要求1所述的轴流泵辐条多工况优化设计的方法，其特征在于：步骤6中，四种工况设定的优化效果为：①深度失速工况下扬程值不小于15m，②中度失速工况下扬程值不小于13m，③临界失速工况下扬程值不小于9.4m，④额定失速工况下扬程值不小于6.1m，若上述四个条件均满足要求，则优化结束；若有一条及以上不满足，则返回步骤4调整加权系数，重复步骤4-6，直至满足要求为止。