一种流体动力输送装置优化选型设计方法

摘要

本发明公开了一种流体动力输送装置优化选型设计方法，针对射流转换元件水力模型及优化目标，根据数值仿真和试验经验，确定7个型号设计参数。本发明将7个设计参数作为优化变量，建立优化模型，以综合考虑装置输送性能与规模的复合优化判据作为指标，利用遗传算法对流体动力输送装置进行优化设计，根据优化设计结果绘制关于装置流量及扬程的高效区，并形成可供工业应用选型的型谱图。用户直接根据本发明方法得到的型谱图，依照所需的输送流量、扬程及装置规模进行选型，再根据所选型号从型谱图参数表中查询装置的具体设计参数，以此设计可供使用的流体动力输送装置。

主权项

一种流体动力输送装置优化选型设计方法，其特征在于包括如下步骤：(1)采用遗传算法进行优化设计流体动力输送装置的优化目标是以最小的系统规模达到最佳的输送性能；以满足用户指定平均流量、扬程及参数约束条件的方案为有效方案，其输送性能和规模分别用效率N和周期T反映，提出复合优化判据：K＝N/Tⁿ   (1)其中K为复合优化判据，n为装置规模指数，其值取0～1；T作为系统规模大小的衡量标准；针对流体动力输送装置水力模型及优化目标，以W和M分别表示系统性能和规模；根据数值仿真和试验，确定需要优化的参数为换能筒直径D_pc、换能筒高度h_pc、流体动力输送装置浸没深h_f、压冲压力P_i、反吸压力P_r、喷嘴直径d_t、出料管直径d_o；考虑到需要优化的参数实际应用中各自的定义域，同时考虑到参数配套尺寸约束，数学模型如下：maxW＝maxf(D_pc,h_pc,h_f,P_i,P_r,d_t,d_o)minM＝minf(D_pc,h_pc,h_f,P_i,P_r,d_t,d_o)$s.t.\{\begin{array}{c}0<D_{pc}<=2000mm\\ 0<h_{pc}<=5m\\ 0.2<h_f<=5m\\ 1<P_i<=10atm\\ -1=<P_r<0atm\\ 0<d_t<=100mm\\ d_o>=d_t\end{array}---\left(2\right)$采用遗传算法求解；(2)计算装置高效区对于流体动力输送装置，将扬程H作为遗传算法优化变量，在固定其他7个优化参数的情况下，利用算法选出具有高效率的H‑Q组合，得到高效区；(3)型谱图设计改变平均流量Q、扬程H、规模指数n，对多组工况进行步骤(1)中所述优化设计，再针对对应平均流量Q、扬程H、规模指数n工况的优化设计结果分别进行步骤(2)所述的高效区绘制，得到包含各装置高效区的型谱图；(4)型谱图选型用户直接根据型谱图，依照用户所需的输送流量、扬程及装置规模进行选型，再从与型谱图对应的参数表中查询所选型号装置的具体设计参数，根据所选参数设计可供使用的流体动力输送装置。