基于响应面模型的螺旋迷宫泵结构优化

作     者：戎欣 朱宏武 Rong Xin;Zhu Hongwu

作者机构：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2022年第50卷第4期

页      面：94-100页

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目“多级螺旋轴流式多相泵叶轮内气液两相流型及动静叶栅耦合机理研究”(51209217) 中国石油大学(北京)科研基金项目“多级油气混输泵叶轮内气液两相流型特性研究”(YJRC-2013-10)。 

主　　题：螺旋迷宫泵 结构优化 响应面 优化空间填充设计 灵敏度分析 遗传算法 

摘      要：针对螺旋迷宫泵效率偏低的问题,以迷宫泵的效率、轴功率和扬程为目标函数,以泵的结构参数为优化参数,建立了基于试验设计和响应面估值的螺旋迷宫泵结构优化模型。首先通过尺寸关联性将迷宫泵的结构参数进行合理简化,将16个设计参数简化为11个,然后进行参数灵敏度分析确定需要优化的9个重要结构参数。采用优化空间填充设计法对优化参数进行组合生成样本点。最后通过神经网络型响应面和多目标遗传算法对螺旋迷宫泵进行结构优化,并在符合条件的结构参数组合中,根据实际需求选取其中一个作为优化结果的最终解。研究结果表明,螺旋迷宫泵定子和转子的结构参数之间存在交互性影响,相较于原模型,优化后的迷宫泵效率提升了90.06%,扬程提升了77.34%。研究结果可为螺旋迷宫泵结构的进一步优化提供参考。