[发明专利]一种基于数据库的离心泵智能化设计方法

权利要求书

1.一种基于数据库的离心泵智能化设计方法；其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：对现存的离心泵，建立标准的参数化数据；

离心泵几何分为叶轮和蜗壳两部分；其中，叶轮的几何要素包括叶片数量、子午面流道形状、叶片中弧线、叶片厚度；蜗壳的几何要素包括若干断面面积、断面的形状、隔舌；离心泵的性能数据，包括最有效率工况下的流量Q、扬程H、转速n、效率η、轴功率P；为了描述方便，将泵样本以真实数据描述的几何、性能参数作为样本的原型空间，记为{S_p}；

步骤2：将离心泵参数按照一定的规则，转换到统一的流量Q、转速n下；为了描述方便，下文中以下标p表示泵原型参数，以下标d表示转换后的泵参数；为了描述方便，将泵样本以转换后数据描述的几何、性能等参数作为样本的标准空间，记为{S_d}；

步骤3：建立智能化的数据库和子空间代理模型；

步骤4：对设计需求{D_d}的输入参数，即流量Q、扬程H、转速n、效率要求η进行处理，将其转换为与数据库一致的流量Q和转速n下；为了描述方便，下文以下标dp表示设计需求的原始参数，以下标dd表示设计需求转换后的参数；转换方法与步骤2的公式一致；

步骤5：建立数据库中样本与设计需求的检索和匹配度评价方法；通过最有效率点水力参数来评价来设计需求与数据库样本的匹配度；

步骤6：按照步骤2的计算方法，反算出样本在设计需求的转速、流量下的缩放比例，得到设计方案的几何参数，作为设计结果{S_r}；通过可靠手段进行评估，以确认是否满足设计需求；评估手段可以是数值模拟、试验测试的一种或几种合用；

步骤7：若{S_r}中没有满足设计需求的方案，则通过各组标准空间的代理模型，采用遗传算法进行迭代寻优；得到新的设计结果{S_rai}，并对{S_rai}进行评估。

2.根据权利要求1所述的基于数据库的离心泵智能化设计方法，其特征在于，所述步骤2的转换方法如下：

步骤2.1：求解H_d，计算公式为：

步骤2.2：求解P_d，计算公式为：

步骤2.3：求解长度缩放系数λ₁，计算公式为：

其中L表示泵的长度尺寸参数，包括叶轮的轮毂直径、入口直径、出口直径、出口宽度、蜗壳的基圆直径、出口直径；这样，即可计算转换后离心泵的各种长度尺寸；

步骤2.4：保持离心泵的角度尺寸，即叶片安放角、叶片包角、隔舌安放角不变，得到转换后离心泵的各种角度尺寸；

步骤2.5：计算水力效率η_d，计算公式为：

步骤2.6：计算雷诺数Re，计算公式为：

得到原型和转换后的离心泵雷诺数。

3.根据权利要求1所述的基于数据库的离心泵智能化设计方法，其特征在于，所述步骤3的数据库和代理模型的建立方法如下：

步骤3.1：将所有泵样本在样本空间和标准空间中的几何、性能参数作为元素，建立数据库；

步骤3.2：数据库按照H_d的值，分为具有一定重叠度的若干组；对每组的标准空间建立代理模型，映射关系以几何参数作为变量，以水力性能作为函数。

4.根据权利要求1所述的基于数据库的离心泵智能化设计方法，其特征在于，步骤4中的几种评价指标如下：

a.扬程差：标准空间中样本扬程与转换后的设计需求扬程的相对差值，K_H＝(H_d-H_dd)/H_dd×100％；

b.效率差：标准空间中样本的水力效率与转换后的设计需求的保证效率之差，Δη＝η_d-η_dd；

c.功率差：标准空间中样本轴功率与转换后设计需求轴功率的相对差值K_P＝(P_d-P_dd)/P_dd×100％；

当设计需求无法给定目标效率和/或轴功率时，采用效率和轴功率的绝对值作为考核指标。

5.根据权利要求1所述的基于数据库的离心泵智能化设计方法，其特征在于，步骤5中的多个指标的作用逻辑，为层次递进结构或是加权并用结构；在样本空间中，根据评价方法检索并推荐至少3个样本。