基于PB-NSGA-Ⅲ算法的高速离心泵叶轮性能优化研究

为探索提高高速离心泵综合水力性能的方法,以IS-60-50-158型高速泵叶轮的几何模型为基础,对高速泵叶轮进行了多目标优化设计。首先,采用数值模拟方法对初始的高速泵进行了数值模拟,并确定了设计参数;然后,确定了优化变量并对优化变量均匀抽样,建立了叶轮几何参数组合与性能参数间的近似模型;最后,应用双指标的基于参考点非支配遗传算法(PB-NSGA-Ⅲ)求解并寻找出满足性能要求的几何参数组合,以优化高速泵叶轮模型,并对优化结果和高速泵的流场进行了对比分析。研究结果表明:将优化后的叶轮用于该高速泵,进行全流道数值模拟分析后,设计工况点的水力效率提高了2.22%;叶片头部的静压有所提高,最低静压区域面积减少。数值模拟结果与优化方法获得的性能参数有很好的一致性,证明该优化方法可快速、可靠地对高速泵叶轮进行多目标水力优化设计。