李彦军，王梦成，袁建平，袁寿其，郑云浩

环量分布对基于反问题设计的混流泵优化结果的影响

李彦军，王梦成，袁建平，袁寿其，郑云浩

（江苏大学国家水泵研究中心，镇江 212013）

为定量研究叶轮出口环量分布对导叶式混流泵优化结果的影响，该研究在试验验证数值模拟准确性的基础上，以反问题设计为基础，结合最优拉丁超立方抽样法，径向基神经网络模型和多岛遗传算法，以0.8des、1.0des和1.2des处泵段加权效率为优化目标（des表示设计流量），以1.0des处扬程变化小于3%为约束条件，在自由涡设计（叶轮出口环量恒定分布）和强迫涡设计（叶轮出口环量线性变化）两种不同方案下分别对比转速为511的导叶式混流泵叶轮进行参数化优化，并对优化结果进行对比分析。研究结果表明：以轮毂处环量值作为翼展方向环量分布控制参数，结合连续性方程、能量方程和径向平衡方程，对叶轮出口处环量分布进行计算是可行的；局部敏感性分析表明环量控制参数对优化结果具有较大影响，在优化设计中应该被考虑；自由涡设计优化结果的加权效率为84.14%，而在强迫涡设计中该加权效率为85.08%，且两者扬程均满足约束条件，内流分析表明强迫涡设计中效率的提升主要由叶轮出口附近流态的改善引起。研究结果可为同类型涡轮机械的优化设计提供参考。

优化设计；混流泵叶轮；反问题设计；数值模拟；水动力参数；局部敏感性分析

0 引 言

混流泵由于其适中的扬程、较高的效率以及良好的抗空化性能被广泛应用于工业生产、农业灌溉及污水处理等领域[1-3]。……