[发明专利]一种用于大流量低扬程泵站的协同优化设计方法

权利要求书

1.一种用于大流量低扬程泵站的协同优化设计方法，包括建立低扬程泵装置水力设计和泵房及泵机组结构设计参数化数学模型，列出对泵站协同优化设计具有重要影响的水力设计变量、结构设计变量和互相关设计变量，并对其影响泵站水力性能、结构设计安全度的规律进行研究，按影响程度的大小将它们分别分为主要变量、次要变量和一般变量等3个层次；建立泵装置水力设计数据库和建立泵装置的分层次优化水力设计方法、泵房及泵机组的分层次结构设计方法和安全度评价方法、泵装置与泵房及泵机组分层次协同优化设计方法，其特征是，还包含以下步骤：

(1)建立泵装置优化水力设计的目标函数、确定边界条件和约束条件：

①建立泵装置进水流道和出水流道优化水力设计的目标函数，进水流道为流道出口流速均匀度，出水流道为水头损失系数；

②根据泵装置中进水流道和出水流道的水流流动状态，确定进水流道和出水流道三维湍流流动数值计算的边界条件；

③确定泵装置进水流道和出水流道优化水力设计的约束条件；

(2)确定泵装置优化水力设计的初步方案：根据泵站基本设计参数、泵装置型式和相关设计准则，参考泵装置水力设计数据库中的相近方案，确定泵装置优化水力设计的初步方案；

(3)进行泵装置的优化水力设计：

(4)进行泵房及泵机组的结构设计和安全度评价：

(5)进行互相关变量调整：在对泵房及泵机组抗振安全度指标进行分析的基础上，根据互相关变量对泵装置水力性能和泵房及泵机组抗振安全度的影响规律，分层次地对互相关变量进行适当调整；

(6)进行泵装置水力设计与泵房及泵机组结构设计的协同优化：将步骤(5)调整后的互相关变量作为约束条件，返回第(3)步，反复进行第(3)、(4)、(5)步的工作，直到泵机组抗振安全度满足要求，同时又使泵装置水力性能达到可能的最优化；

(7)生成并输出低扬程泵站协同优化设计成果：根据泵站协同优化设计结果，生成并输出泵装置优化水力设计、泵房及泵机组结构设计的有关技术图纸和数据资料。

2.根据权利要求1所述的用于大流量低扬程泵站的协同优化设计方法，其特征在于，步骤(1)进水流道优化水力设计的目标函数为流道出口速度均匀度，其表达式为

Vu=min[Σi=1m|uti|/mu‾a]]]>

式中：u_ti和分别为进水流道出口断面各单元的横向速度和平均轴向流速，m为该断面的单元数。

3.根据权利要求1所述的用于大流量低扬程泵站的协同优化设计方法，其特征在于，步骤(1)中所述出水流道水头损失系数的表达式为

ξoc=min[gΔhocvoco2]]]>

式中：g为重力加速度，Δh_oc为出水流道水头损失，v_oco为出水流道出口断面平均流速。