[发明专利]一种低振高效离心泵叶轮数值优化方法

摘要

本发明属于水泵技术领域，公开了一种低振高效离心泵叶轮数值优化方法。本发明的过程为：试验测量离心泵的能量性能和振动性能；将长度尺度引入LES亚格子应力模型的涡粘系数中，建立一种IDDES耦合模型；对离心泵的能量性能和振动性能进行数值计算，并分析离心泵扬程、效率和加权振动速度水平的计算误差；基于DOE方法建立数值优化的样本库；采用全局优化算法对构建的近似模型进行优化。本发明提供了一种低振高效离心泵叶轮的数值优化方法，不仅可以较为准确地得到低振高效离心泵叶轮主要几何参数的最优组合，还可以降低设计成本。

主权项

1.一种低振高效离心泵叶轮数值优化方法，其特征在于，步骤如下：(1)进行试验测量离心泵的能量性能和振动性能，得到设计流量下离心泵的扬程、效率的试验值以及位于轴承座水平方向、底座竖直方向和出口法兰水平方向处多个测点的加权振动速度水平的试验值；(2)将长度尺度l_DES引入LES亚格子应力模型的涡粘系数中，建立一种IDDES耦合模型，并采用建立的IDDES耦合模型对离心泵内部流动进行数值计算，得到设计流量下离心泵的扬程和效率的计算值；分析离心泵扬程和效率的计算值与试验值之间的相对误差，若扬程和效率的计算值与试验值之间的相对误差大于计算精度ε₁，则改变涡粘系数中的长度尺度l_DES，直至计算值与试验值之间的差值小于或等于ε₁；基于模态响应对流体激励动载荷下离心泵的振动进行计算，得到设计流量下离心泵轴承座水平方向、底座竖直方向和出口法兰水平方向处的加权振动速度水平的计算值；若离心泵加权振动速度水平的计算值与试验值之间的相对误差大于计算精度ε₂，则改变插值算法中的权指数，直至计算值与试验值之间的差值小于或等于ε₂；(3)基于DOE方法建立低振高效离心泵叶轮数值优化的样本库；(4)采用响应面模型或Kriging模型，构建离心泵叶轮主要几何参数与离心泵扬程、效率以及加权振动速度水平之间的近似模型，利用t检验方法进行检验，并基于修正的方均根误差％RMSE，修正的复相关系数R_a²计算所述近似模型的预测精度，若近似模型的预测精度不满足精度准则，则增加样本，重新构建近似模型并计算近似模型的预测精度，直到近似模型满足预测精度；(5)采用全局优化算法对步骤(4)得到的近似模型进行优化，得出离心泵叶轮主要几何参数的最优组合。