[发明专利]一种轴流泵多工况智能设计与优化方法

权利要求书

1.一种轴流泵多工况智能设计与优化方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，根据现有设计参数，利用旋转机械三维设计软件即CFturbo软件设计一个轴流泵的原始模型，包括进口段、叶轮、导叶和出口段，完成后导出记录设计过程和几何参数的脚本文件，作为优化的输入文件；

步骤二，将CFturbo软件中设计完成的轴流泵的流体域导入泵阀专业仿真软件即PumpLinx软件中完成前处理设置和数值计算，并导出PumpLinx软件的计算结果文件作为输出文件；

步骤三，将输入和输出文件加载到Isight软件中，利用自带的集成组件将CFturbo软件和PunpLinx软件进行集成，自动完成数据交换，然后编写批处理命令并加载到Isight软件中，最后设置优化组件，完成轴流泵智能优化平台的搭建。

2.根据要求1所述的一种轴流泵多工况智能设计与优化方法，其特征在于所述步骤一包括以下过程：

过程1.1，借助CFturbo软件设计进口段、叶轮、导叶和出口段的子午面流道，分别给定四个部分的轮缘、轮毂直径及流道长度，并通过改变控制点的轴向坐标Z来改变叶片在子午面中的形状；

过程1.2，将叶轮和导叶流道划分出五个等距的圆柱流面，采用中弧线设计模式设计翼型，将各圆柱流面上翼型中弧线平滑连接成中弧面；通过正交厚度分布生成叶片实体；

过程1.3，设计叶片平面投影图，以叶片旋转轴为中心建立极坐标系，给定各圆柱流面上翼型中弧线前缘的角度坐标和包角，确定叶片进出口边的在平面投影图上的几何形状，为了更好的控制叶片形状，进口边设置于同一角度线上，包角从轮毂到轮缘按线性规律变化；

过程1.4，在CFturbo软件中将设计好的原始模型切分出流体域，并以.STL格式导出；

过程1.5，导出CFturbo软件中记录设计过程和几何参数的脚本文件，其后缀名为.BATCH；

所述叶片包括叶轮叶片和导叶叶片。

3.根据要求1所述的一种轴流泵多工况智能设计与优化方法，其特征在于所述步骤二包括以下过程：

过程2.1，将原始模型的流体域导入PumpLinx软件中进行前处理设置并执行计算，将记录并执行轴流泵前处理和数值计算的脚本文件以记事本格式导出并修改后缀名为.spro，并且在优化过程中保持轴流泵的计算条件不变；

过程2.2，将记录PumpLinx软件计算结果的文件以记事本格式导出，作为优化的输出文件。

4.根据要求1所述的一种轴流泵多工况智能设计与优化方法，其特征在于所述步骤三包括以下过程：

过程3.1，在Isight软件中将CFturbo软件的脚本文件写入并定义优化变量，同时读取输出文件中相应的目标值；

过程3.2，在记事本中分别写入CFturbo软件和PumpLinx软件的批处理命令，其书写格式为：

"软件安装目录/软件名称"-脚本文件名称

将文件后缀名改为.bat，并加载到Isight软件中；

过程3.3，设置轴流泵多工况优化数学模型：

求X∈R使得

F(X)=Σi=13ωi·ηi(X)Σi=13ωi→max3.0m≤Hd≤3.2m]]>

式中：X为待优化变量的集合，R为变量的范围，F为轴流泵在多个工况下的加权平均效率，η为效率，H_d为设计扬程，ω_i为第i个工况点的权重值，i为工况点的代号；

过程3.4，设置并运行优化算法，驱动CFturbo软件与PumpLinx软件反复地进行设计与数值计算，直至优化完成，得到优化后轴流泵的三维模型。