基于NSGA-Ⅲ算法的低比转速离心泵多目标优化设计

摘要

为提高IJ125-100-400-00型低比转速离心泵的水力性能,采用基于参考点的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)结合近似模型、数值模拟等方法对叶片进行了多目标优化.根据水力损失模型和灵敏度分析结果,选取叶轮出口宽度、叶轮出口直径以及叶轮出口角度3个参数作为设计变量;使用拉丁超立方抽样随机生成了60组设计方案,针对非简化模型进行了数值模拟,得到了对应的外特性值,并建立了高效的BP神经网络近似模型;最终采用NSGA-Ⅲ算法对近似模型进行了多目标寻优,得到了最优设计变量组合.研究结果表明:初始模型的数值模拟结果与实验值具有很好的一致性,两者在额定工况下扬程的绝对误差小于2.14％,;BP神经网络拟合预测效果良好;优化后的离心泵水力效率提高了6.86％,扬程满足设计需求,泵内部流场明显改善.