泵站正向进水结构流场特性多目标优化研究

作     者：徐存东 胡小萌 王荣荣 王鑫 田俊姣 XU Cundong;HU Xiaomeng;WANG Rongrong;WANG Xin;TIAN Junjiao

作者机构：浙江水利水电学院浙江杭州310018 华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 河南大学土木建筑学院河南开封475004 

出 版 物：《水利学报》 (Journal of Hydraulic Engineering)

年 卷 期：2024年第55卷第2期

页      面：167-178页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：中原科技创新领军人才支持计划项目(204200510048) 浙江省基础公益研究计划项目(LZJWD22E090001) 浙江省重点研发计划项目(2021C03019) 宁夏回族自治区水利科技项目(GKGK-KY-2023-002) 

主　　题：正向进水结构 流场特性 PSO-BPNN算法 MIGA算法 多目标优化 数值模拟 

摘      要：为提高引黄灌区水源含沙提水泵站进水结构流场稳定性,对泵站原型(泥沙淤积前)进水结构设计参数进行耦合协同优化。选取甘肃省景电灌区典型正向进水泵站为研究对象,确定流场特性评价指标与进水结构设计参数,基于仿真智能算法(PSO-BPNN)和多岛遗传算法(MIGA)构建PSO-BPNN-MIGA耦合优化模型,通过Realizable k-ε湍流模型耦合考虑相间滑移的Mixture多相流模型对最优方案进行模拟。由耦合优化模型得到的最优设计方案(OPT)为:扩散角θ=26.30°、总宽度B=26.46 m、底部纵坡i=1∶2.3、悬空高度C=1.05 m、淹没深度h_(s)=1.38 m、后壁距T=0.57 m;OPT方案评价指标预测值和计算值的偏差率均在10.00%以内;OPT方案下泵站进水结构内未出现明显旋涡回流区,泥沙淤积强度和淤积范围明显减少、水流流速较小、流线较为均匀。优化模型在泵站原型进水结构协调优化中较为可靠,可实现参数区间内的全局连续寻优,所得最优方案整体优化效果较好。本文提出的研究思路与方法可为类似泵站工程设计参数耦合协同优化提供参考方法借鉴。