[发明专利]一种用于高温泵设计的多变量多目标并行优化方法

摘要

本发明是一种用于高温泵设计的多变量多目标并行优化方法，本发明基于多目标多学科优化基础，本高温泵主要工作在300摄氏度度的极限工况下，将高温泵的优化流程模块化，模块一为实验设计模块，模块二为多目标并行优化算模块，模块三为最优分析和重新设计模块。本发明结合CFD计算和有限元分析，并建立高温泵的数据库，对水力性能、气蚀性能和安全可靠性三个指标进行评估，且多个设计变量，得到对高温泵三个优化指标的最优设计和最差设计，并利用最差设计的结果去约束最优设计，从而建立一种多变量多目标并行的高温泵的设计优化方法。

主权项

1.一种用于高温泵设计的多变量多目标并行优化方法，其特征在于，包括如下步骤：分别建立效率、气蚀性能和结构可靠性的优化目标模型集合首先，基于正交优化，分别建立第一优化目标效率的52组数学模型集，对每组数据对应的泵模型进行水力建模，并基于CFD模拟技术计算其水力效率模型集，每组包括12因素和5变量，12因素包括11个结构参数和1个水力效率值；其次，对水力效率模型集进行随机变异，建立以气蚀性能为第二优化目标的52组数学模型集合，依次对每组数据对应的泵模型进行水力建模，并基于CFD模拟技术计算其气蚀性能模型集，每组包括12因素和5变量，12因素包括11个结构参数和1个气蚀余量值；再次，对气蚀性能模型集进行随机变异，建立以结构可靠性为第三优化目标的52组数学模型集合，依次对每组数据对应的泵模型进行水力建模，并基于CFD模拟技术计算得到叶轮和导叶与流体相交的交界面流体压力数据，然后基于workbench搭建流体机械的单向耦合的数学计算模型，将交界面流体压力数据导入workbench中对叶轮和导叶的静力分析模块，计算叶轮和导叶的最大变形量和最大应变力得到结构可靠性模型集，每组包括13因素和5变量，13因素包括11个结构参数、1个最大应变力值和1个最小应变力值；多目标并行优化抽样组合设计首先，分别将水力效率模型集、气蚀性能模型集和结构可靠性模型集中评价指标最差的18个模型去除；其次，分别对水力效率模型集、气蚀性能模型集和结构可靠性模型集中剩余的34个模型，根据对应的评价指标进行重新排序，并将对应的编号依次填入结构可靠性模型集中构成对比组合表；结构参数变量的最优分析通过对比组合表的前10组数据，分析同时使效率、气蚀性能和结构可靠性三个优化目标最优的最优参数，对最优参数出现的频率进行统计，根据其中三组最优组合的水力模型规定每个结构参数对应的取值范围；通过对比组合表的后8组数据，分析同时使效率、气蚀性能和结构可靠性三个优化目标最差的最差参数，对最差参数出现的频率进行统计，找出与最优组合相互重叠的参数，将其视为不动因素。