采用遗传算法的离心叶轮多目标自动优化设计.pdf

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1、第４４卷第１期西安交通大学学报Ｖｏｌ．４４№１２０１０年１月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ′ＡＮＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＪａｎ．２０１０采用遗传算法的离心叶轮多目标自动忧化设计刘小民，张文斌（西安交通大学能源与动力工程学院，７１００４９，西安）摘要：针对离心叶轮多目标自动优化设计，首先提出了一种离心叶轮参数化方法，通过对离心叶轮型线数据进行转换，分别建立了圆柱坐标系下叶轮控制参数与归一化长度参数之间的关系，采用非均匀有理Ｂ样条进行叶型重构，获得叶片和叶轮子午流道构型．将离心叶轮参数化方法、多目标遗传算法及商业化数值计算软件ＮＵＭＥＣＡ相结合，建立起离心

2、叶轮自动优化设计平台．以总压比和效率为设计目标，在设计工况下，采用该方法对Ｋｒａｉｎ高速离心叶轮进行气动优化设计，获得一系列优化叶轮，并采用数值模拟方法对叶轮内部流动持性及其气动性能进行了比较分析．结果表明，优化叶轮的总体气动性能有不同程度的改善，在叶轮出口截面上流场分布吏加均匀，总压比和等嫡效率约提高了２．５％和１．０％，同时也验证了所发展的多目标离心叶轮自动优化设计方法的有效性．关键词：离心叶轮；三维重构；多目标优化设计；参数化；数值模拟中图分类号：ＴＨ４５２文献标志码：Ａ文章编号：０２５３?９８７Ｘ（２０１０）０１?００３１?０５犕狌犾狋犻犗犫犼犲

3、犮狋犻狏犲犃狌狋狅犿犪狋犻犮犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犇犲狊犻犵狀狅犳犆犲狀狋狉犻犳狌犵犪犾犐犿狆犲犾犾犲狉犅犪狊犲犱狅狀犌犲狀犲狋犻犮犃犾犵狅狉犻狋犺犿ＬＩＵＸｉａｏｍｉｎ，ＺＨＡＮＧＷｅｎｂｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅ

4、ｌｌｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓｌｅｎｇｔｈｉｎｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｐｒｏｆｉｌｅｄａｔａ．Ｎｏｎ?ｕｎｉｆｏｒｍｒａｔｉｏｎａｌＢ?ｓｐｌｉｎｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｐｒｏｆｉｌｅｏｆｔｈｅｂｌａｄｅａｎｄｔｈｅｍｅｒｉｄｉｏｎａｌｓｕｒｆａｃｅ．Ａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｏｐｔｉｍｉ

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6、ｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｔｈｅｏｕｔｌｅｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍ．Ｔｈｅｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｉｓｅｎｔｒｏｐｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎｃｒｅａ

7、ｓｅｓｂｙａｂｏｕｔ２．５％ａｎｄ１．０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓｅｆｉｎｄｉｎｇｓｃｏｎｆｉｒｍｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅｌｌｅｒｓｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ；ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ随着基于最

8、优解概念的多目标遗传算法的改进以及性能优良的数值计算方法的出现，使