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1、第34卷第6期礦冶工程Vo1．34No62014年l2月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGDecember2014采用Kriging代理模型的蝸殼優(yōu)化設(shè)計(jì)①酈琦，劉鵬寅(1．寶山鋼鐵股份有限公司，上海200940；2．上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200240)摘要：針對(duì)蝸殼周向截面面積分布發(fā)生變化對(duì)蝸殼性能產(chǎn)生影響的問(wèn)題，進(jìn)行了蝸殼的優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了減小蝸殼的總壓損失，開發(fā)了基于Matlab平臺(tái)的氣動(dòng)優(yōu)化程序。通過(guò)改變蝸殼的幾何結(jié)構(gòu)，使得蝸殼的流量平均總壓損失系數(shù)得到優(yōu)化。蝸殼周向的兩個(gè)截面的面積被設(shè)定為控制點(diǎn)，并用一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。采
2、用商用CFD軟件進(jìn)行計(jì)算，得到數(shù)值計(jì)算結(jié)果。程序中采用Kriging代理模型以兼顧精度和計(jì)算成本的要求。最后得到以最小總壓損失系數(shù)為目標(biāo)的蝸殼最優(yōu)截面面積分布。優(yōu)化后的蝸殼在性能上相比原型有了一定改進(jìn)。關(guān)鍵詞：蝸殼；參數(shù)化；Kriging；總壓損失系數(shù)中圖分類號(hào)：TK730文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2014．06．035文章編號(hào)：0253-6099(2014)06-0144-05OptimizationDesignofVoluteUsingKrigingModelUQi．LIUPeng—yin(1．BaoshanIron&Ste
3、elCoLtd，Shanghai200940，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Anoptimizationdesignwasdevelopedforvoluteinordertoaddresstheimpactonthevoluteperformanceresultingfromcircumferentialvariationinthecrosssectionalareadistribution．AndaMatlab—
4、basedaerodynamicoptimizationprogramwasdevelopedforminimizingthetotalpressureloss．Theoptimizationofaveragecoeficientoftotalpressurelossoftheflowinvolutewasachievedbychangingthegeometricconstruction．Withtwocircumferentialcrosssectionareasascontrollingpointswhichwerethenadjustedwithoneparamet
5、er，thecalculationwithcommercialCFDsoftwareledtoanumericalvalue．ThisoptimizationprogramadoptingtheKirgingmodelwithbothprecisionandcalculationcosttakenintoconsideration，finallyresultedinanoptimalcross—sectionalareadistributionaimingattheminimumtotalpressurelosscoeficient．Bycomparisonwithprot
6、otype，theoptimizedvolutehasanimprovedperformance．Keywords：volute；parameterization；Kriging；totalpressurelosscoeficient蝸殼是離心式壓縮機(jī)的重要靜止部件之一，它的域。最大通流速度在靠近蝸殼中心或蝸殼進(jìn)口壁面處作用是收集從葉輪或擴(kuò)壓器流出的氣體并輸送到排氣存在。并且渦舌處的流動(dòng)隨流量的變化會(huì)有很大區(qū)管道，氣體在蝸殼內(nèi)流動(dòng)時(shí)，速度降低，壓力提高。其別。隨著計(jì)算機(jī)水平的不斷提高，數(shù)值計(jì)算工作將離性能直接影響壓縮機(jī)的效率，因此關(guān)于蝸殼的設(shè)計(jì)與心壓氣機(jī)蝸殼內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)一
7、步具體、細(xì)節(jié)化J。研究十分重要。在這些認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上，對(duì)于蝸殼的設(shè)計(jì)與優(yōu)化流場(chǎng)測(cè)試是研究蝸殼內(nèi)部流動(dòng)最直接的方法，眾也在不斷的進(jìn)行。與此同時(shí)采用各種算法，依靠多實(shí)驗(yàn)表明離心壓氣機(jī)蝸殼內(nèi)流動(dòng)呈現(xiàn)復(fù)雜結(jié)數(shù)值計(jì)算結(jié)果來(lái)進(jìn)行工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作也逐漸增構(gòu)1j。一般認(rèn)為蝸殼內(nèi)部靜壓的分布主要受旋流引多。這種方法對(duì)計(jì)算成本要求很高，故而為兼顧精度起的離心力影響。在大流量情況下，旋流占主導(dǎo)地位，和成本因素，提出了加入代理模型的方法¨。本文將導(dǎo)致在蝸殼橫截面中心位置的低壓區(qū)；在小流量工況采用代理模型的方法，基于Kriging代理模型
