[發明專利]一種基于蝙蝠算法和克里金模型的軸流泵葉輪優化方法

有效

• 申請號: 201811336266.8
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109376453B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 裴吉;王文杰;袁壽其;蔣偉;甘星城;鄧起凡;曹健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/27;G06N3/006;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
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1.一種基于蝙蝠算法和克里金模型結合計算流體力學CFD的軸流泵葉輪優化方法，包括以下步驟：

步驟一：確定優化參數和計算域：軸流泵葉輪關鍵設計參數包括葉輪直徑D，翼型弦長L，葉輪輪轂直徑d_h，葉弦安放角β_L，葉片數Z，柵距t，沖角Δα決定；在已有的葉輪上優化，因此保持葉輪直徑D不變，優化以下參數：翼型弦長L、葉輪輪轂直徑d_h、葉弦安放角β_L、葉片數Z、柵距t、沖角Δα；上述優化參數的取值范圍即為計算域；

步驟二：采用Matlab軟件編寫蝙蝠算法，確定蝙蝠種群數量、發射頻率、發射率、蝙蝠尋優最大迭代次數i_max；

步驟三：采用隨機抽樣方式初始化蝙蝠位置，蝙蝠位置即步驟一中所述優化參數的組合，一個蝙蝠的位置代表一個葉輪的設計方案，并確定適應度函數fitness；

步驟四：迭代優化開始，將葉輪參數最新蝙蝠位置導入三維建模軟件UGNX10中，建立葉輪水體模型；

步驟五：對步驟四中得到的葉輪水體模型導入三維網格劃分軟件Gambit2.4.6中進行自動網格劃分；

步驟六：將步驟五中得到的葉輪水體網格導入計算流體力學求解器ANSYSCFX中進行定常數值模擬；

步驟七：利用步驟六數值模擬得到的結果，按照蝙蝠算法的評價方法評價蝙蝠位置；

步驟八：判斷結果是否大于設定循環次數的0.2倍，若否，則直接更新蝙蝠位置；若是，利用得到的結果建立克里金模型，并結合克里金模型預測的位置更新蝙蝠位置；

步驟九：利用最新的蝙蝠種群判斷是否達到迭代停止條件，若是，則停止迭代輸出結果；若否，則轉至步驟四，繼續迭代。

2.根據權利要求1所述的基于蝙蝠算法和克里金模型結合計算流體力學CFD的軸流泵葉輪優化方法，其特征在于，步驟二中蝙蝠算法參數具體設置如下：

蝙蝠種群數量：n＝30；

蝙蝠尋優最大迭代次數：i_max＝1000；

迭代容差：Tor＝10^-4；

發射頻率0.2～0.8，其中，最大發射頻率、最小發射頻率：f_max＝0.2，f_min＝0.8；

發射率：

克里金模型預測項修正系數：C＝0.8；

響度衰減系數：α＝0.8；

發射率增長系數：γ＝0.9。

3.根據權利要求1所述的基于蝙蝠算法和克里金模型結合計算流體力學CFD的軸流泵葉輪優化方法，其特征在于，步驟一中計算域為L∈[650,1200]、β_L∈[20,40]、d_h∈[550,700]、Z∈[3,5]、t∈[850,1450]、Δα∈[0,20]；其中，L為翼型弦長，單位mm；β_L為葉弦安放角，單位°；d_h為葉輪輪轂直徑，單位mm；Z為葉片數；t為柵距，單位mm；Δα為沖角，單位°。