Оптимизация проточной части осевого насоса с использованием прямых методов

Проведена отработка прямых методов оптимизации проточной части осевого насоса ОП-5 на основе алгоритмов инструмента DesignXplorer программного комплекса ANSYS Workbench. На первом этапе использованы генетический алгоритм MOGA и градиентный метод ASO. Для повышения эффективности оптимизации выполнена корреляция входных параметров. Точность взаимосвязи между входными и выходными параметрами оценена по значениям коэффициентов детерминации и диаграмме рассеивания. Такие исследования позволили уменьшить количество входных параметров с девятнадцати до семи. Показано, что наилучшим подходом при численной оптимизации проточной части осевого насоса является последовательное использование стохастического и локального методов.

Литература

[1] Валюхов С.Г., Галдин Д.Н., Коротков В.В. и др. Использование аппроксимационных моделей для выполнения оптимизации профиля рабочего колеса центробежного насоса. Насосы. Турбины. Системы, 2020, № 2, с. 58–65.

[2] Чубань М.А. Аппроксимация поверхности отклика для использования в процессе параметрического синтеза машиностроительных конструкций. Вестник Нац. техн. ун-та ХПИ, 2015, № 43, с. 161–164.

[3] Галдин Д.Н., Кретинин А.В., Печкуров С.В. Оптимизация профиля пространственного рабочего колеса центробежного насоса с использованием параметризованной модели проточной части и искусственной нейронной сети. Труды МНТК СИНТ21. Воронеж, 2021, с. 31–42.

[4] Черный С.Г., Чирков Д.В., Лапин В.Н. и др. Численное моделирование течений в турбомашинах. Новосибирск, Наука, 2006. 202 с.

[5] Pilev I.M., Sotnikov A.A., Rigin V.E. et al. Multiobjective optimal design of runner blade using efficiency and draft tube pulsation criteria. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2012, vol. 15, art. 032003, doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/15/3/032003

[6] Чирков Д.В., Скороспелов В.А., Турук П.А., Семенова А.В., Устименко А.С., Ригин В.Е. Многоцелевая оптимизация формы отсасывающей трубы гидротурбины. Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития. Сб. ст. XII Всероссийской научн.-техн. конф. Санкт-Петербург, ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022, с. 10–28, doi: 10.18720/SPBPU/2/id22-159.

[7] Азарх Д.Н., Попова Н.В. Осевые насосы. Москва, ВИГМ, 1961. 36 с.

[8] Астракова А.С., Банников Д.В., Лаврентьев М.М. и др. Применения генетического алгоритма к задаче оптимального расположения датчиков. Вычислительные технологии, 2009, т. 14, № 5, с. 3–17.

[9] Семенова А.В., Чирков Д.В., Лютов А.Е. Целевые функционалы при оптимизации рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2014, № 3, с. 97–106.

[10] Соколова М.А., Ригин В.Е., Семенова А.В. Оптимизационное проектирование формы лопасти рабочего колеса с использованием критерия «зависимость КПД от расхода». Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Сб. науч. тр. Межд. науч.-тех. конф. Санкт-Петербург, Изд-во СПбПУ, 2016, с. 114–123.

[11] Семенова А.В., Чирков Д.В., Скороспелов В.А. Применение метода многоцелевой оптимизации для проектирования формы лопасти рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2013, т. 15, № 4–2, с. 588–593.

[12] Банди Б. Методы оптимизации. Москва, Радио и связь, 1988. 127 с.

[13] Ansys user’s guide. Release 18.2. ANSYS, 2017. 3028 p.

[14] Банников Д.В., Черный С.Г., Чирков Д.В. и др. Многорежимная оптимизация формы рабочего колеса гидротурбины. Вычислительные технологии, 2009, т. 14, № 2, с. 32–50.

[15] Банников Д.В., Черный С.Г., Чирков Д.В. и др. Оптимизационное проектирование формы проточной части гидротурбины и анализ течения в ней. Вычислительные технологии, 2010, т. 15, № 5, с. 72–89.