基于CFD的电子水泵叶轮优化研究

摘要

针对某电子水泵存在效率低下、运行不稳定的问题,对该电子水泵叶轮结构参数进行了优化。采用ANSYS Fluent软件对该型号电子水泵内部流场进行了仿真分析,求得了该型电子水泵的扬程,并将其与试验值进行了对比,对仿真模型的准确性进行了验证;以叶片数、叶轮出口直径、叶轮出口宽度为优化变量,采用Box-Behnken设计了其响应面模型,以扬程和效率最大为优化目标,对其进行了计算优化;在响应面分析变量的基础上,增加了叶片出口角作为遗传算法优化变量,以理论扬程最大、流量—扬程曲线最陡、损失最小为分目标函数,分别建立了其数学模型,并利用MATLAB对其进行了多目标优化;以优化后的参数进行了仿真。研究结果表明:经过响应面优化后,电子水泵的效率提升了4.7%,内部流场得到了一定改善;经过遗传算法优化后,电子水泵的效率提升了15.9%,内部流场改善显著,扬程都可满足使用要求。