基于自由曲面变形方法的离心泵叶片载荷优化-农业机械学报.PDFVIP

２０１５年 １０月 农 业 机 械 学 报 第 ４６卷 第 １０期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．１０．００６ 基于自由曲面变形方法的离心泵叶片载荷优化 １，２ １ １，２ １，２ 张人会 　樊家成 　杨军虎 　李仁年 （１．兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 ７３００５０；２．兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室，兰州 ７３００５０） 摘要：针对传统离心泵叶片反问题及其优化难以进行，提出了基于载荷驱动的离心泵叶片自由曲面变形反问题方 法，构建了更为稳定有效的晶格变形函数。根据离心泵叶片载荷分布特征采用多段样条曲线对离心泵叶片的载荷 进行参数化控制，在控制变量空间进行试验设计，采用响应面方法对叶片载荷分布规律进行优化研究，得到了离心 泵叶片载荷分布规律与对应的叶片形状及叶片水力性能间的关系，得到了低比转速离心泵叶片理想的载荷分布规 律。算例优化结果表明：提出的离心泵叶轮叶片载荷优化理论及方法是可行的。 关键词：离心泵　叶轮　叶片　反问题　自由曲面变形　响应面 中图分类号：ＴＨ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）１０００３８０６ ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌＰｕｍｐＢｌａｄｅＬｏａｄＢａｓｅｄｏｎ ＦｒｅｅＦｏｒｍＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ １，２ １ １，２ １，２ ＺｈａｎｇＲｅｎｈｕｉ　ＦａｎＪｉａｃｈｅｎｇ　ＹａｎｇＪｕｎｈｕ 　ＬｉＲｅｎｎｉａｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ ２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｌｕｉｄＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ，ＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｉｎｖｅｒｓｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｂｌａｄｅａｎｄｉｔｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｒｅｅｆｏｒｍｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＦＦＤ）ｉｎｖｅｒｓｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｍｐｅｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎｌｏａｄ ｄｒｉｖｉｎｇｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｍｐｅｌｌｅｒ．Ａｍｏｒｅｓｔａｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｂｌａｄｅｌｏａｄｗａｓｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎａｌｓｐｌｉｎｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｍｐｅｌｌｅｒｌｏａｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｖａｒｉａｂｌｅｓｓｐａｃｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｌａｄｅｌｏａｄ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｕｒｂｕｌｅｎｔｆｌｏｗｉｎｐｕｍｐｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙ ｕｓｉｎｇｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｌａｄｅｓｈａｐｅａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｌａｄｅｌｏａｄｗｅｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙＭａｔｌａｂｃｏｄｅ．ＴｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｆＦＦＤａｎｄＣＦＤｗａｓｃｏｕｐｌｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔ