[发明专利]一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法

权利要求书

1.一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用单工况设计方法对超低比转数离心泵进行设计，加工超低比转数离心泵，搭建超低比转数离心泵外特性实验台，测量各个工况下超低比转数离心泵的扬程、功率和效率；

(2)根据步骤(1)得到的实验值，找出各个工况下超低比转数离心泵数值计算中与实验值误差最小的湍流模型；

(3)基于VCM改进MDF策略，并建立具有内、外双循环结构的超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化的VCM-MDF优化策略；

(4)以超低比转数离心泵叶轮关键几何参数为设计变量，以多个工况下的扬程为约束，以多个工况下加权平均效率最大或多个工况下加权平均功率最小、多个工况下叶轮内的加权平均径向力最小与叶轮重量最轻的组合为目标函数，采用VCM-MDF优化策略对超低比转数离心泵叶轮多工况多目标优化模型进行求解，解出叶轮整体优化的整体最优解集；

(5)根据步骤(4)得到的叶轮整体最优解集对超低比转数离心泵叶轮进行水力设计，得到其水力模型。

2.根据权利要求1所述的一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的VCM-MDF优化策略是将优化过程分为内、外两种循环迭代优化，内循环采用低精度模型寻优以降低数值计算成本，外循环采用高精度模型逐步修正低精度模型的精度以提高优化精度。

3.根据权利要求1所述的一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的多个工况下加权平均效率最大或多个工况下加权平均功率最小、多个工况下叶轮内的加权平均径向力最小、叶轮重量最轻的组合为：多个工况下加权平均效率最大、多个工况下叶轮内的加权平均径向力最小、叶轮重量最轻的两两组合，多个工况下加权平均功率最小、多个工况下叶轮内的加权平均径向力最小、叶轮重量最轻的两两组合，多工况下加权平均效率最大、多个工况下叶轮内的加权平均径向力最小、叶轮重量最轻的组合，或多个工况下加权平均功率最小、多个工况下叶轮内的加权平均径向力最小、叶轮重量最轻的组合。

4.根据权利要求1所述的一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的采用VCM-MDF优化策略对超低比转数离心泵叶轮多工况多目标优化模型进行求解的具体步骤如下：

(A)通过试验设计方法确定超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化的数值试验样本，并建立数值试验数据库，同时采用响应面方法构建超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化的近似模型；通过对其近似模型进行内部优化，得到其最优解；

(B)当步骤(A)的内循环结束后，提取最优解信息进行外循环高精度分析，并将该分析结果添加到数值试验数据库中，重新拟合各项系数，构建新的超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化的近似模型，直至满足收敛标准得到超低比转数离心泵叶轮的整体最优解集。

5.根据权利要求4所述的一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于：所述的收敛标准是通过外循环的前后两次高精度分析目标函数的差值≤ε，其中ε为收敛精度。

6.根据权利要求5所述的一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于：所述收敛精度ε＝10^-3。

7.根据权利要求4所述的一种超低比转数离心泵叶轮多工况多目标水力优化方法，其特征在于：步骤(A)中，所述实验设计方法为：最优拉丁方试验设计方法。