【技术实现步骤摘要】
本申请涉及射流离心泵的，尤其是涉及一种伴随算法、射流器优化及射流离心泵的优化设计方法。
技术介绍
1、与传统离心泵相比，射流式离心泵通过与自循环射流器相结合，通过射流喷嘴后的高速流体在喷嘴出口处形成低压区域，实现自吸功能。射流离心泵因其强大的自吸能力，广泛应用于楼层管道增压、灌溉等领域。但由于过流部件多，存在效率低的缺点。现有的算法需要通过大量仿真计算，效率较低。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本申请的目的之一是提供一种伴随算法、射流器优化及射流离心泵的优化设计方法，其具有通过便随算法能节省试验时间和成本的优点。
2、本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种伴随算法，其特征在于：定义目标函数,以及优化设计参数，射流式离心泵的扬程公式为：，式中为射流离心泵的出口压力，为射流离心泵的入口压力，利用射流离心泵扬程公式，确立优化函数为提高射流离心泵的出口与入口的压力差:，的值定义了所有参数向量，包括射流离心泵的结构参数，同时，目标函数的确立不但取决于设计参数，同时包括流量条件：，，伴随方法在流场中的应用取决于与，因此，流场是优化问题中的一个约束条件，控制方程为：，当流量条件与控制变量的状态发生改变，所选择的优化目标同样会发生变化：，优化应在定义的流量限制之间进行，这导致的变化为零：，通过拉格朗日乘子法，将约束优化问题转化为无约束优化问题：，其中参数为伴随变量向量：，联立上式可得：，的取值方式是为了消除流动变量的影响，需要求解的伴随方程，即
4、本申请还公开了一种射流器优化设计方法：包括上述的伴随算法，还包括如下步骤，步骤1，建立射流器几何模型并生成网格，步骤2，射流器流场计算与伴随计算，步骤3，射流器敏感性分析与网格变形，步骤4，再次模拟与分析，对更新后的设计进行新一轮的流场仿真，确认优化方向的正确性并分析优化效果，重复步骤2至步骤3，直至获取合适解。
5、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤3中，将射流器划分为不同区域，在给定区域内的不同方向上设有控制点，控制点的数量在20至80之间。
6、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：当给定区域为敏感区域时，xyz三个方向的控制点数量分别为20、20、20。
7、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：当给定区域为射流器 时，xyz三个方向的控制点数量分别为80、20、20。
8、本申请还公开了一种射流离心泵优化设计方法：包括上述的一种射流器优化设计方法，还包括如下步骤，步骤a，建立射流离心泵的几何模型并生产网格，步骤b，射流离心泵流场计算，步骤c，通过伴随算法对射流离心泵进行伴随计算，步骤d，分析射流离心泵敏感性。
9、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤b中，采用realizable k-e模型对流场进行稳态计算。
10、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤c中，对射流离心泵伴随求解的初始阶段，库朗数的值小于当伴随运算稳定后库朗数的值。
11、本申请具有以下优点：伴随方法可以帮助设计者识别出优化目标最敏感的区域，从而准确地改进射流离心泵的关键部位，以提供更高的扬程。相较于其他优化设计方法，伴随方法的突出优势在于基于总体的敏感性分析，确保结果的全面性以及简便快捷的操作方式，可大量节省试验时间和成本。
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1.一种伴随算法，其特征在于：定义目标函数,以及优化设计参数，射流式离心泵的扬程公式为：，式中为射流离心泵的出口压力，为射流离心泵的入口压力，利用射流离心泵扬程公式，确立优化函数为提高射流离心泵的出口与入口的压力差:，的值定义了所有参数向量，包括射流离心泵的结构参数，同时，目标函数的确立不但取决于设计参数，同时包括流量条件：，，伴随方法在流场中的应用取决于与，因此，流场是优化问题中的一个约束条件，控制方程为：，当流量条件与控制变量的状态发生改变，所选择的优化目标同样会发生变化：，优化应在定义的流量限制之间进行，这导致的变化为零：，通过拉格朗日乘子法，将约束优化问题转化为无约束优化问题：，其中参数为伴随变量向量：，联立上式可得：，的取值方式是为了消除流动变量的影响，需要求解的伴随方程，即目标函数的梯度为：，所以，目标函数与设计变量之间的关系为：，对伴随求解器进行初始化，随后进行伴随计算。
2.一种射流器优化设计方法，其特征在于：包括如权利要求1所述的伴随算法，还包括如下步骤，步骤1，建立射流器几何模型并生成网格，步骤2，射流器流场计算与伴随计算，步骤3，射流器敏感性分析
3.根据权利要求2所述的一种射流器优化设计方法，其特征在于：在步骤3中，将射流器划分为不同区域，在给定区域内的不同方向上设有控制点，控制点的数量在20至80之间。
4.根据权利要求3所述的一种射流器优化设计方法，其特征在于：当给定区域为敏感区域时，xyz三个方向的控制点数量分别为20、20、20。
5.根据权利要求3所述的一种射流器优化设计方法，其特征在于：当给定区域为射流器时，xyz三个方向的控制点数量分别为80、20、20。
6.一种射流离心泵优化设计方法，其特征在于，包括如权利要求2或3或4所述的一种射流器优化设计方法，还包括如下步骤，步骤a，建立射流离心泵的几何模型并生产网格，步骤b，射流离心泵流场计算，步骤c，通过伴随算法对射流离心泵进行伴随计算，步骤d，分析射流离心泵敏感性。
7.根据权利要求6所述的一种射流离心泵优化设计方法，其特征在于：在步骤b中，采用Realizable k-e模型对流场进行稳态计算。
8.根据权利要求6所述的一种射流离心泵优化设计方法，其特征在于：在步骤c中，对射流离心泵伴随求解的初始阶段，库朗数的值小于当伴随运算稳定后库朗数的值。
...【技术特征摘要】
1.一种伴随算法，其特征在于：定义目标函数,以及优化设计参数，射流式离心泵的扬程公式为：，式中为射流离心泵的出口压力，为射流离心泵的入口压力，利用射流离心泵扬程公式，确立优化函数为提高射流离心泵的出口与入口的压力差:，的值定义了所有参数向量，包括射流离心泵的结构参数，同时，目标函数的确立不但取决于设计参数，同时包括流量条件：，，伴随方法在流场中的应用取决于与，因此，流场是优化问题中的一个约束条件，控制方程为：，当流量条件与控制变量的状态发生改变，所选择的优化目标同样会发生变化：，优化应在定义的流量限制之间进行，这导致的变化为零：，通过拉格朗日乘子法，将约束优化问题转化为无约束优化问题：，其中参数为伴随变量向量：，联立上式可得：，的取值方式是为了消除流动变量的影响，需要求解的伴随方程，即目标函数的梯度为：，所以，目标函数与设计变量之间的关系为：，对伴随求解器进行初始化，随后进行伴随计算。
2.一种射流器优化设计方法，其特征在于：包括如权利要求1所述的伴随算法，还包括如下步骤，步骤1，建立射流器几何模型并生成网格，步骤2，射流器流场计算与伴随计算，步骤3，射流器敏感性分析与网格变形，步骤4，再次模拟与分析，对更新后的设计进行新一轮的流场仿真，确认优化方向的正确性并分析优化效...
【专利技术属性】
技术研发人员：桂建辉，杨雪龙，许骁，
申请(专利权)人：新界泵业浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：
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