离心风机叶片三维反问题优化设计-农业机械学报.pdfVIP

２０１２年 ８月 农 业 机 械 学 报 第 ４３卷 第 ８期 ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１２．０８．０２０ 离心风机叶片三维反问题优化设计 １ １ ２ 杨　魏 　王福军 　王　宏 （１．中国农业大学水利与土木工程学院，北京 １０００８３；２．清华大学核能技术与新能源技术研究院，北京 １０００８４） 　　【摘要】　基于三维反问题设计方法和 ＣＦＤ技术，结合试验设计方法、响应面方法和模拟退火优化算法，建立 了离心风机叶片三维形状的优化设计方法。以叶轮效率为优化目标，以环量分布参数为优化设计变量，进行了离 心风机叶片的优化设计，优化设计结果叶轮效率提高了２２％。根据建立的优化设计变量和叶轮效率之间的响应 面函数关系式，分析了不同环量分布参数及参数间交互效应对叶轮效率的影响，结果显示轮毂进口段环量分布对 叶轮效率有较大影响；轮缘处的环量分布形式对叶轮效率影响更为显著。 关键词：离心风机　反问题设计　计算流体力学　优化设计 中图分类号：ＴＨ４４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１２）０８０１０５０５ ＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌＦａｎ ＢｌａｄｅｓＢａｓｅｄｏｎ３ＤＩｎｖｅｒｓｅＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄ １ １ ２ ＹａｎｇＷｅｉ　ＷａｎｇＦｕｊｕｎ　ＷａｎｇＨｏｎｇ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒａｎｄＮｅｗＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎ３ＤｉｎｖｅｒｓｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄａｎｄＣＦＤｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｆａｎｂｌａｄｅｄｅｓｉｇｎｂｙｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙ２２％ ｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎ ｔｈａｔｔｈｅｉｎｌｅｔｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｈｕｂｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｏｎｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈ ｔｈｅｈｕｂ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｈａｐｅｏｎｔｈｅｓｈｒｏｕｄｈａｓｍｏｒｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｎｔｈ