气液同轴离心式喷嘴雾化性能及优化设计研究

作     者：游云霞 侯力 易宗礼 张海燕 盛鑫 YOU Yunxia;HOU Li;YI Zongli;ZHANG Haiyan;SHENG Xin

作者机构：四川大学空天科学与工程学院成都610065 四川大学机械工程学院成都610065 清华大学机械工程学院北京100084 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2022年第58卷第1期

页      面：201-211页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：四川省科技厅重点研发资助项目(2018GZ0117) 

主　　题：气液同轴离心式喷嘴 雾化性能 CFD 代理模型 多目标优化 

摘      要：以气液同轴离心式喷嘴为研究对象,采用了一种优化后的代理模型和多目标优化算法对该喷嘴关键几何结构参数进行优化设计,得到了一个在低压状态下雾化性能更佳的新结构喷嘴。采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)对喷嘴进行流场分析,并用试验验证了CFD数值模拟的准确性。基于改进鲸鱼算法(Levy-WOA)优化的Kriging模型建立了雾化锥角、液膜厚度、质量流率的代理模型,研究了4个关键几何参数对雾化性能的影响规律。基于代理模型采用MOGWO算法进行多目标求解,得到了一个几何参数最优组合的喷嘴。研究结果表明:Levy-WOA优化的Kriging代理模型具有更高的拟合精度和更低的预测误差,并能有效的预测4个关键几何参数对雾化性能的影响;优化设计的新喷嘴较原始喷嘴,雾化锥角增大了4.829 2%,液膜厚度减小了39.696 0%,质量流率提高了13.084 3%;试验验证新喷嘴较原始喷嘴雾化锥角提高了4%,为其他喷嘴的设计提供了一种新的可行性方法。