重金属轴流泵的多学科优化设计方法

摘要

本发明涉及重金属泵的优化设计，公开了在极限高温工况下运行的轴流式重金属泵的多学科优化设计方法。本发明是基于流体力学、材料力学、结构力学和热力学四个学科，通过对设计方案的多学科评估，在保证泵水力性能优于设计指标和气蚀性能良好的情况下，使泵的安全特性最佳。本发明将重金属轴流泵的优化设计流程模块化，分为水力设计模块、结构造型优化模块、CFD计算模块、流固热耦合模块和系统优化模块五大模块，其中水力设计模块、结构造型优化模块、CFD计算模块、流固热耦合模块顺次相连，前一个模块的计算结果作为后一个模块计算的初始条件，而CFD计算模块和流固热耦合模块计算结果作为系统优化模块的输入，在系统优化模块的数学模型进行迭代寻优。

主权项

重金属轴流泵的多学科优化设计方法，所述重金属轴流泵的主要过流部件由吸入室(1)、叶轮(2)、导叶(3)和扩散管(4)四部分组成，其特征在于，采用多学科优化方法，将重金属轴流泵的优化设计流程模块化，分为水力设计模块、结构造型优化模块、CFD计算模块、流固热耦合模块和系统优化模块五大模块，其中，水力设计模块是采用理论与经验相结合的方式对重金属轴流泵的叶轮进行水力设计，结构造型优化模块是较为系统的建立重金属轴流泵的三维几何模型群并优化，CFD计算模块是采用大型CFD技术对重金属轴流泵的模型群进行数值计算分析，流固热耦合模块是采用有限元分析软件对重金属轴流泵的主要过流部件进行流固热耦合计算，系统优化模块是使多个系统目标性能最优，分析各模块相互作用产生的协调效应获得系统整体最优解，其中水力设计模块、结构造型优化模块、CFD计算模块、流固热耦合模块顺次相连，前一个模块的计算结果作为后一个模块计算的初始条件，并将CFD计算模块和流固热耦合模块计算结果作为系统优化模块的输入，在系统优化模块的数学模型进行迭代寻优，直至满足条件。