[發(fā)明專利]一種航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211317111.6 | 申請日： | 2022-10-26 |
| 公開（公告）號： | CN115795937A | 公開（公告）日： | 2023-03-14 |
| 發(fā)明（設計）人： | 王航;張嶺;梁廣輝;劉厚林;王紅超;王凱;楊興;梁雯娜;楊振超;谷沛 | 申請（專利權）人： | 新鄉(xiāng)航空工業(yè)(集團)有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14 |
| 代理公司： | 中國航空專利中心 11008 | 代理人： | 俞曉祥 |
| 地址： | 453049 *** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 航空 冷卻 葉輪 平衡 數(shù)值 優(yōu)化 方法 | ||
1.一種航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
S1、確定航空冷卻泵的設計參數(shù)；
S2、初始水力設計，確定葉輪和蝸殼的幾何參數(shù)；
S3、葉輪初始平衡孔結構設計，確定初始平衡孔的直徑和位置；
S4、按幾何參數(shù)加工葉輪和蝸殼，并搭建性能測試試驗臺，測試航空冷卻泵的增壓值，若不符合S1中的設計參數(shù)要求，返回步驟S2；
S5、對航空冷卻泵內全流場計算域進行三維建模及網(wǎng)格劃分，進行網(wǎng)格無關性檢查，確定適合航空冷卻泵內全流場非定常數(shù)值計算的最佳網(wǎng)格數(shù)；
S6、對航空冷卻泵進行全流場非定常數(shù)值計算，得到航空冷卻泵全流場數(shù)值；
S7、找出航空冷卻泵全流場數(shù)值與航空冷卻泵增壓值的測試值誤差最小的湍流模型，作為優(yōu)化計算模型；
S8、以泵效率最高、葉輪內軸向力最小為優(yōu)化目標，采用單一因素和權重歸一化方法對航空冷卻泵葉輪平衡孔的參數(shù)進行數(shù)值優(yōu)化，得到所需平衡孔數(shù)值。
2.根據(jù)權利要求1所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S8中，建立航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化的單目標函數(shù)：
式中，ηi為第i個優(yōu)化方案下泵效率；Fai為第i個優(yōu)化方案下葉輪內軸向力；w1為泵效率的權重因子；w2為葉輪軸向力的權重因子；Fa0為初始設計方案下葉輪內軸向力。
3.根據(jù)權利要求2所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：對參數(shù)進行數(shù)值優(yōu)化時，包括以下步驟：
S8.1、固定所述初始平衡孔位置，調整所述初始平衡孔直徑，計算各方案的單目標函數(shù)，選取性能最優(yōu)組合的直平衡孔直徑；
S8.2、固定直平衡孔直徑，調整所述初始平衡孔位置，計算各方案的單目標函數(shù)，選取性能最優(yōu)組合的直平衡孔直徑和直平衡孔位置；
S8.3、固定直平衡孔直徑和直平衡孔位置，調整直平衡孔偏置角度，計算各方案的單目標函數(shù)，選取性能最優(yōu)組合的直平衡孔直徑、直平衡孔位置和直平衡孔偏置角度作為直平衡孔的優(yōu)化參數(shù)；
S8.4、固定傾斜平衡孔偏置角度，調整所述初始平衡孔直徑，計算各方案的單目標函數(shù)，選取性能最優(yōu)組合的傾斜平衡孔直徑和傾斜平衡孔偏置角度；
S8.5、固定傾斜平衡孔直徑，調整傾斜平衡孔偏置角度，計算各方案的單目標函數(shù)，選取性能最優(yōu)組合的傾斜平衡孔直徑和傾斜平衡孔偏置角度作為傾斜平衡孔的優(yōu)化參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S1中的設計參數(shù)包括設計流量Qd、增壓值以及轉速。
5.根據(jù)權利要求1所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S1中的葉輪幾何參數(shù)包括葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉輪進口直徑為、葉輪輪轂直徑和葉片數(shù)；蝸殼的幾何參數(shù)包括蝸殼基圓直徑、蝸殼進口寬度和蝸殼出口直徑。
6.根據(jù)權利要求1所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S5中，前后泵腔水體是非結構化網(wǎng)格，其余水體均采用結構化網(wǎng)格，并對葉片壁面附近網(wǎng)格和平衡孔壁面附近網(wǎng)格進行加密。
7.根據(jù)權利要求6所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：網(wǎng)格無關性檢查以航空冷卻泵增壓值變化幅度小于1％為目標。
8.根據(jù)權利要求1所述的航空冷卻泵葉輪平衡孔數(shù)值優(yōu)化方法，其特征在于：步驟S7中，通過對比標準k-ε模型、RNG k-ε模型、標準k-ω模型和SST k-ω模型找出湍流模型。
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