[發明專利]一種軸流泵多工況智能設計與優化方法

在審

• 申請號: 201710799643.0
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107657086A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 陸榮;袁建平;張霞;王勇
• 申請（專利權）人: 江蘇匯創流體工程裝備科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 江蘇縱聯律師事務所32253
• 代理人: 蔡棟

技術領域

本發明涉及一種軸流泵多工況的集成優化方法和智能優化平臺，特指基于Isight軟件，集成旋轉機械三維設計軟件CFturbo和泵閥專業仿真軟件PumpLinx，提出了一種優化速度快、高效區寬的軸流泵多工況只能設計與優化方法。

背景技術

軸流泵作為一種大流量、低揚程泵產品，在洪澇排水、農田灌溉、跨流域調水、噴水推進和大型水利工程等方面獲得廣泛的應用。我國對軸流泵水力模型的研制起步較晚，當時主要仿制前蘇聯水力模型，雖然研制了一批性能優良的水力模型，且總結出了如升力法、流線法等水力設計方法，但與目前國外的軸流泵技術相比，我國在三維流動理論研究軸流泵水力模型設計、水力安全穩定性、各部件精確匹配優化等方面還存在差距。因此，我國研制的軸流泵模型普遍存在效率偏低、高效區窄等問題，且目前的常規設計方法不夠成熟，導致研發周期較長。

近年來，隨著南水北調和泵站更新改造等工程的興起，低揚程、高比轉速的軸流泵需求量越來越大，研制效率高、高效區寬的軸流泵水力模型顯得非常迫切。為了降低設計周期與成本，提高產品的性能，本發明提出了一種基于Isight軟件的軸流泵多工況智能設計與優化方法。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種軸流泵多工況智能設計與優化方法，以大大縮減優化周期，節省人力和成本，拓寬軸流泵的高效區。

為了解決以上技術問題，本發明利用Isight軟件將旋轉機械三維設計軟件CFturbo和泵閥專業仿真軟件PumpLinx進行集成優化，該方法運用Isight軟件的商用軟件集成功能，采用批處理命令將CFturbo軟件和PumpLinx軟件集成，通過XML語言編制的腳本文件控制軟件的執行和相關參數的修改，以多個工況的效率最高為目標，再由Isight軟件的優化模塊實現自動循環和優化，并最終取得優化解。具體技術方案如下：

一種軸流泵多工況智能設計與優化方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，根據現有設計參數，利用旋轉機械三維設計軟件即CFturbo軟件設計一個軸流泵的原始模型，包括進口段、葉輪、導葉和出口段，完成后導出記錄設計過程和幾何參數的腳本文件，作為優化的輸入文件；

步驟二，將CFturbo軟件中設計完成的軸流泵的流體域導入泵閥專業仿真軟件即PumpLinx軟件中完成前處理設置和數值計算，并導出PumpLinx軟件的計算結果文件作為輸出文件；

步驟三，將輸入和輸出文件加載到Isight軟件中，利用自帶的集成組件將CFturbo軟件和PunpLinx軟件進行集成，自動完成數據交換，然后編寫批處理命令并加載到Isight軟件中，最后設置優化組件，完成軸流泵智能優化平臺的搭建。

所述步驟一包括以下過程：

過程1.1，借助CFturbo軟件設計進口段、葉輪、導葉和出口段的子午面流道，分別給定四個部分的輪緣、輪轂直徑及流道長度，并通過改變控制點的軸向坐標Z來改變葉片在子午面中的形狀；

過程1.2，將葉輪和導葉流道劃分出五個等距的圓柱流面，采用中弧線設計模式設計翼型，將各圓柱流面上翼型中弧線平滑連接成中弧面；通過正交厚度分布生成葉片實體；

過程1.3，設計葉片平面投影圖，以葉片旋轉軸為中心建立極坐標系，給定各圓柱流面上翼型中弧線前緣的角度坐標和包角，確定葉片進出口邊的在平面投影圖上的幾何形狀，為了更好的控制葉片形狀，進口邊設置于同一角度線上，包角從輪轂到輪緣按線性規律變化；

過程1.4，在CFturbo軟件中將設計好的原始模型切分出流體域，并以.STL格式導出；

過程1.5，導出CFturbo軟件中記錄設計過程和幾何參數的腳本文件，其后綴名為.BATCH；

所述葉片包括葉輪葉片和導葉葉片。

所述步驟二包括以下過程：

過程2.1，將原始模型的流體域導入PumpLinx軟件中進行前處理設置并執行計算，將記錄并執行軸流泵前處理和數值計算的腳本文件以記事本格式導出并修改后綴名為.spro，并且在優化過程中保持軸流泵的計算條件不變；

過程2.2，將記錄PumpLinx軟件計算結果的文件以記事本格式導出，作為優化的輸出文件。

所述步驟三包括以下過程：

過程3.1，在Isight軟件中將CFturbo軟件的腳本文件寫入并定義優化變量，同時讀取輸出文件中相應的目標值；

過程3.2，在記事本中分別寫入CFturbo軟件和PumpLinx軟件的批處理命令，其書寫格式為：

"軟件安裝目錄/軟件名稱"-腳本文件名稱