離心壓縮機(jī)蝸殼多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、離心壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。氣體從進(jìn)氣通道被吸入離心壓縮機(jī)后，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體自身勢(shì)能，從而壓力提高。蝸殼作為離心壓縮機(jī)的重要靜止部件，它的作用是將葉輪或擴(kuò)壓器流出的氣體輸送至排氣管道。流經(jīng)排氣蝸殼時(shí)盡管沒有新的能量加入氣體中，但在蝸殼內(nèi)部氣體不同形式的能量之間會(huì)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。針對(duì)離心壓縮機(jī)，蝸殼能具有良好的擴(kuò)壓作用非常重要，即氣體通過蝸殼速度降低，靜壓提升。蝸殼內(nèi)部流動(dòng)情況十分復(fù)雜，氣流在沿著蝸室流動(dòng)的同時(shí)，不斷有氣體由葉輪（

2、或擴(kuò)壓器）進(jìn)入蝸殼。由于蝸殼截面有對(duì)稱性和不對(duì)稱性，在橫截面上將產(chǎn)生不同的漩渦結(jié)構(gòu)。蝸殼內(nèi)部的漩渦流動(dòng)還可能向上游發(fā)展，與葉輪或擴(kuò)壓器流動(dòng)相互作用，將直接影響離心壓縮機(jī)的整體性能。因此為了提高離心壓縮機(jī)的效率和壓縮能力，有必要對(duì)離心壓縮機(jī)排氣蝸殼進(jìn)行更加深入的探究。
　　實(shí)際蝸殼內(nèi)部流動(dòng)中同時(shí)存在著多個(gè)彼此聯(lián)系甚至彼此矛盾的性能參數(shù)，而在國內(nèi)外研究中對(duì)蝸殼性能的描述和優(yōu)化通常以單個(gè)目標(biāo)參數(shù)作為衡量指標(biāo)或者分別對(duì)幾個(gè)目標(biāo)參數(shù)獨(dú)立地進(jìn)

3、行研究，不能全面的描述蝸殼整體性能，忽略了目標(biāo)參數(shù)之間的相互聯(lián)系，為此需要一種能全面描述目標(biāo)整體性能的多目標(biāo)優(yōu)化方法。
　　本項(xiàng)課題結(jié)合Pareto多目標(biāo)優(yōu)化算法和數(shù)值模擬方法對(duì)離心壓縮機(jī)排氣蝸殼進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用Matlab軟件構(gòu)建了多目標(biāo)優(yōu)化平臺(tái)，并詳細(xì)分析了優(yōu)化前后蝸殼內(nèi)部流動(dòng)性能，主要的研究內(nèi)容如下：
　　1.理解并掌握 Pareto多目標(biāo)優(yōu)化算法的基本原理與數(shù)學(xué)表達(dá)方式，尋找一種簡單快捷的多目標(biāo)優(yōu)化方法，并在Mat

4、lab平臺(tái)上編寫出相應(yīng)的算法程序。使用實(shí)際的數(shù)學(xué)案例驗(yàn)證算法程序的有效性，并根據(jù)反饋加以改進(jìn)，來降低算法的時(shí)間復(fù)雜度。
　　2.在分析蝸殼性能的基礎(chǔ)上，尋求降低蝸殼內(nèi)部流動(dòng)損失的方案措施并進(jìn)行蝸殼外形結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。設(shè)定總壓損失系數(shù)和靜壓恢復(fù)系數(shù)為目標(biāo)參數(shù)，在Matlab軟件上進(jìn)行整個(gè)優(yōu)化平臺(tái)的運(yùn)行，得到優(yōu)化后蝸殼的幾何數(shù)據(jù)，分析它的造型以及流動(dòng)參數(shù)，驗(yàn)證優(yōu)化平臺(tái)的有效性。
　　3.將優(yōu)化前后的蝸殼和離心壓縮機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉、葉輪（