[发明专利]一种基于粒子群算法的喷射器结构优化方法

说明书

一种基于粒子群算法的喷射器结构优化方法，涉及到喷射器结构设计过程中，对结构优化处理方法技术领域。解决现有设计方法获到的喷射器喷射性能不理解的技术不足，包括：(1)、建立喷射器流体计算域的三维仿真模型；(2)、对三维仿真模型进行网格划分；(3)、将三维仿真模型传递到计算模块；(4)、进行仿真运算得到仿真结果；(5)、进行多次模拟计算，由喷射器内检测面的压力云图、检测面的温度云图、检测面的速度云图、喷射系数作为评价喷射器效果的指标，以此确定最优化的喷射器结构参数设计；提高喷射器结构设计的优化处理，提升喷射器性能。

技术领域

本发明涉及到喷射器结构设计过程中，对结构优化处理方法技术领域。

背景技术

喷射器是一种可以进行能量转化的流体机械，它不损耗机械能，可提高流体压力，最重要的是它能够节能减排，减少能源损耗，所以在生产中得到了广泛使用。喷射器作为核心部件，它的性能将直接影响化工系统性能参数。目前在喷射器设计阶段，未考虑不同运行工况下喷射器性能的变化规律，设计出的喷射器存在性能不理想。

由于喷射器内部流场的复杂性，从而存在很多因素能够影响喷射器的性能，其中最主要的两个因素：结构尺寸与运行参数。而喷射器在化工冶炼、轻工纺织方面所耗费的成本更决定了，需要使喷射器在结构尺寸上进行优化并且达到最大的喷射性能，以此来实现利益最大化的目的。

粒子群算法设计结构简单，设置调节参数少，通常根据实验经验值即可取得较好的优化性能,算法对于搜索过程中的历史个体最优值和全局最优值具有记忆性，能够利用群体信息对搜索过程进行引导，防止陷入局部最优。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于解决现有设计方法获到的喷射器喷射性能不理解的技术不足，而提出一种基于粒子群算法的喷射器结构优化方法。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：

一种基于粒子群算法的喷射器结构优化方法，其特征在于所述喷射器结构优化方法包括有如下步骤：

(1)、采用计算软件中Design Modeler模块建立喷射器流体计算域的三维仿真模型；设定的参数包括：喷射器的几何形状、几何尺寸、进出口几何形状、几何尺寸、喷射区喉部进口尺寸和混合区出口尺寸；

(2)、将步骤(1)建立的喷射器流体计算域的三维仿真模型分别传递到网格划分Mesh模块中，在Mesh模块中采用Multizone方式对三维仿真模型进行网格划分，对靠近喷射器流体计算域的三维仿真模型内腔壁面处进行网格加密，同时保证整体结构的网格质量大于0.5，定义三维仿真模型进出口与壁面边界名称；

(3)、将步骤(2)中网格划分好的喷射器流体计算域的三维仿真模型传递到计算模块，并在计算模块进行设置，在Domain选项中设置传热模型与湍流模型，Buoyancy Model中设定Gravity Y Dirn为9.81m²/s，计算介质Material设定为丙烯气和烯烃气体，在Boundary Details选项中设置进出口压力值，壁面条件；

(4)、在计算模块里设置检测点和检测面，并进行仿真运算得到仿真结果，以此作为设计喷射器腔体结构的指标；

(5)、在相同设置条件下，通过将三维仿真模型设置不同参数并重复步骤(1)-(4)，以进行多次模拟计算，由喷射器内检测面的压力云图、检测面的温度云图、检测面的速度云图、喷射系数作为评价喷射器效果的指标，以此确定最优化的喷射器结构参数设计；

(6)、根据步骤(5)中的结果，采用粒子群优化算法对喷射器关键结构参数设计，粒子群优化算法对喷射器关键结构参数设计包括如下步骤：