基于Kriging-MIGA算法的离心泵叶片三元反问题优化

作     者：王世成 杨军虎 薛旺 王鸣帅 宋丹玉 WANG Shicheng;YANG Junhu;XUE Wang;WANG Mingshuai;SONG Danyu

作者机构：兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 重庆三峡学院环境与化学工程学院重庆404100 

出 版 物：《排灌机械工程学报》 (Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering)

年 卷 期：2025年第43卷第2期

页      面：132-138页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52169019) 重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202301206) 

主　　题：离心泵 叶片优化 三元反问题设计 Kriging模型 MIGA算法 

摘      要：针对离心泵叶轮叶片三元反问题载荷优化,提出一种优化方法.选取某一中比转数离心泵为原型泵,在不改变其轴面流道形状、叶片厚度分布等条件的基础上,利用三元反问题设计方法设计了前盖板前加载、后盖板后加载的叶轮叶片.采用拉丁超立方抽样的方法,建立了80个离心泵叶轮模型样本空间,通过Fluent软件数值模拟得到离心泵性能.以叶片载荷参数为优化对象,离心泵设计工况点水力效率为优化目标,利用Kriging代理模型建立了叶片载荷参数与水力效率的关系.在扬程满足设计要求的条件下,使用MIGA算法得到水力效率最高的离心泵载荷参数.结果表明:在载荷曲线中,对水力效率影响程度较大的参数为后盖板直线段与抛物线的两交点ND_(h)和NC h,以及前盖板直线段与抛物线交点NC_(s);影响较小的参数为后盖板前缘载荷LE_(h)和前盖板直线与抛物线交点ND_(s);在设计工况点,优化泵的水力效率提升了1.35%且高效区较宽;叶片表面最低压力升高了38.41%,空化性能得到了提升;另外,功率减小了2.46%,扬程稍有提升.研究结果可对离心泵叶轮叶片的高效设计提供一定的参考.