基于遗传算法的离心压缩机蜗壳参数化及多目标优化

摘要：

排气蜗壳对离心压缩机的整体性能、工作范围有直接且不可忽视的影响.排气蜗壳由于其完全三维的、湍流的内部流动会引起蜗壳进口周向压力畸变,从而影响上游部件的流动稳定性.本工作针对先进压缩空气储能系统离心压缩机排气蜗壳进行多目标优化设计,提出了一种可变截面形状的参数化设计方法.以总压损失系数和静压恢复系数为优化目标变量,采用多个控制面和控制点的方式对离心压缩机蜗壳截面参数进行全周控制,结合最优拉丁超立方试验设计方法和全三维CFD数值方法生成样本空间,利用二代非支配排序遗传算法对Kriging近似模型进行多目标寻优,建立优化平台和优化方法.研究结果表明:优化后的截面形状能够减小通流截面旋涡中心的剪切应力,使排气蜗壳内部通流速度分布更加均匀;优化方案在设计工况下整级等熵效率提高了 0.45％,压比提高了 0.36％;与初始模型相比,优化后的排气蜗壳可以有效改善离心压缩机的整体性能.本研究有助于推动数值优化设计方法在离心压缩机排气蜗壳中的应用,为高性能、低总压损失离心压缩机的优化设计提供参考.

关键词：离心压缩机、排气蜗壳、数值计算、多目标优化

所属期刊栏目：10

分类号：TH452(气体压缩与输送机械)

资助基金：国家重点研发计划;中国科学院国际科技合作项目;贵州省大规模物理储能工程技术研究中心毕科合平台号;贵州省大规模物理储能工程研究中心黔发改高技号

在线出版日期：2021-06-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1071-1079