[发明专利]泵装置出水流道综合性能的评价方法

摘要

本发明公开了一种泵装置出水流道综合性能的评价方法，该方法基于泵装置的CFD三维定常数值计算结果，确定出水流道的5个水力性能的子项评价指标，并根据出水流道的初设方案，确定出基于泵装置出水流道三维设计的4个结构的子项评价指标；对以上确定的出水流道9个子项评价指标进行换算，得到出水流道综合性能的目标函数，从而得到出水流道综合性能的评价等级。本发明克服了现有技术中仅对泵站出水流道水力性能评价方法的弊端，更有利于泵站初设阶段优选出水流道，能够进一步降低泵站的能耗，达到节能降耗的目的。

主权项

1.一种泵装置出水流道综合性能的评价方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)依据泵装置的初设方案构建泵装置的三维数学模型，根据泵装置的设计工况条件，采用计算流体力学CFD方法对泵装置进行三维定常数值计算求解；(2)根据泵装置的三维定常数值计算结果，计算出水流道的相对水力损失、出水流道的压力恢复系数、出水流道出口的轴向速度分布均匀度及出水流道出口的相对平均速度4个子项评价指标；(3)根据泵装置的三维定常数值计算结果，通过出水流道内部三维流线确定出水流道内部回流区域的数量；(4)根据出水流道的初设方案，计算出水流道的相对当量扩散角θ及出水流道出口面的化引半径R_out；(5)依据初设方案中出水流道弯曲段个数确定出水流道结构的复杂程度；根据出水流道的断流方式及检查孔的设置有无确定出水流道的断流方式及检查孔的评价指标；(6)确定出水流道各断面面积沿程的变化情况；若两者为线性关系变化，该项评价指标为100；若两者为6次多项式曲线变化关系，该项评价指标为50；若两者关系曲线介于线性变化关系和6次多项式曲线变化关系之间的，则根据两者关系曲线变化的平顺程度和两者变化关系拟合式的复杂程度确定评价指标数值；(7)以上述的出水流道的相对水力损失、出水流道的压力恢复系数、出水流道出口的轴向速度分布均匀度、出水流道出口的相对平均速度，出水流道内部回流区域的数量，出水流道的当量扩散角，出水流道结构的复杂程度，出水流道的断流方式及检查孔、出水流道各断面面积沿程的变化这9个子项评价指标作为构建出水流道综合性能等级的评价指标CPEI；将出水流道的综合性能评价指标CPEI等级隶属度划分为4级，在区间[0，1]上的分割点值y(i)分别取1.0，0.9，0.8，0.7，0.6，0.5，0.4，0.3，0.2和0.1；对应的各子项评价指标值定义为x^*(i，j)，其中i＝1～10，j＝1～9；出水流道的综合性能评价指标CPEI等级隶属度划分标准为：y>0.9时，出水流道的综合性能等级为优；0.9≥y>0.8时，出水流道的综合性能等级为良；0.8≥y>0.7时，出水流道的综合性能等级为中；0.7≥y时，出水流道的综合性能等级为差；(8)将评价指标x^*(i，j)按下面的计算式进行无量纲处理已获得标准化值x(i，j)：(9)将9维数据{x(i，j)|j＝1～9}综合成一维投影值z(i)：式中：a为单位长度投影方向向量，α(j)＞0，投影方向依概率a²(j)分布，取{a²(j)}的信息熵值最大的概率分布；投影指标函数Q(a)为：Q(a)＝S|R|W       (9)式中：S为一维投影值z(i)的标准差；R为z(i)与y(i)的相关系数；W为a²(j)的信息熵，S、R和W的计算式分别为：其中为y(i)的平均值，为z(i)的平均值；(10)采用求解投影指标函数最大化问题对最佳投影方向进行估算：maxQ(a)＝S|R|W                                 (13)约束条件：(11)把优化指标函数得到的最佳投影方向a^*(j)代入计算式(8)即得到第i个标准分割点的投影值z^*(i)，依据z^*(i)～y(i)的散点图构建数学模型，该数学模型即为出水流道综合性能的评价模型：y^*(i)＝f[z^*(i)]                               (14)(12)对泵装置出水流道的各项指标值x^*(i,j)经无量纲化处理后，和最佳投影方向a^*(j)一起代入计算式(8)中可求得第i个标准分割点的投影值z^*(i)，再将z^*(i)代入计算式(14)中，得到待评价出水流道综合性能的隶属度的计算值y^*(i)，再根据y^*(i)落在4个子区间内的具体情况，得到该出水流道综合性能的评价等级。