[发明专利]一种基于数据库的离心泵智能化设计方法

说明书

本发明涉及一种基于数据库的离心泵智能化设计方法；包括以下步骤：对现存的离心泵，建立标准的参数化数据，主要包括几何参数和水力参数，形成样本的原型空间，记为{S_p}。将离心泵参数转换到统一的流量Q、转速n下，形成样本的标准空间，记为{S_d}。对样本的原型空间{S_p}和标准空间{S_d}建立数据库，对标准空间{S_d}的子空间建立代理模型。将设计需求{D_d}的输入参数转换至标准空间。建立匹配度评价方法，从数据库中筛选最符合设计要求的样本。反算几何参数得到设计方案，对设计方案进行评估。如果筛选的方案不能满足要求，则通过代理模型和遗传算法的配合，迭代寻优，得到设计结果。本发明设计速度快、可靠性高、可扩展性强。

技术领域

本发明涉及一种设计方法，具体涉及一种通过统一的参数体系，充分吸纳已有的泵产品性能数据，在实测结果的支撑下，建立样本空间和数据库和相应的代理模型，通过直接取样和代理模型优化的方式，得到设计结果的基于数据库的离心泵智能化设计方法。

背景技术

泵是一种在农业、化工、航天、市政、冶金、水利等领域中广泛应用的流体增压、输送设备。

与世界顶尖的水泵设计水平相比，我国的泵设计、制造还有一定的提升空间，尤其是在水泵的能效方面。也正因如此，泵的设计、制造、运行有着显著的节能减排优化空间。此外，在泵的消费端，有越来越多的需求案例不能直接从系列产品中选型，需要按照性能保证值进行新的水力设计。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种通过统一的参数体系，充分吸纳已有的泵产品性能数据，在实测结果的支撑下，建立样本空间和数据库和相应的代理模型，通过直接取样和代理模型优化的方式，得到设计结果的基于数据库的离心泵智能化设计方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于数据库的离心泵智能化快速设计方法，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、叶片厚度等；蜗壳的几何要素包括若干断面面积、断面的形状、隔舌等。离心泵的性能数据，主要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等。为了描述方便，将泵样本以真实数据描述的几何、性能等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。

其转换方法描述如下：

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，例如叶轮的轮毂直径、入口直径、出口直径、出口宽度、蜗壳的基圆直径、出口直径等。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。