基于代理模型的轴流式调节阀阀体型线优化

摘要：

针对国内外大口径天然气管线阀门型线优化周期长、优化过程机械式重复的问题,提出一种采用Kriging代理模型结合NSGA-Ⅱ算法的轴流式调节阀型线优化方法.以DN600轴流式调节阀为研究对象,通过Fluent与ANSYS软件对其性能进行初步评估后,选定流量值、最大应力水平和最大变形量为优化目标.首先采用B-spline曲线对阀体型线进行拟合,通过改变控制点的坐标实现阀体型线的参数化,并实现阀体型线的自动建模,运用拉丁超立方采样方法设计100种型线,通过数值模拟得到结构优化样本库,建立轴流式调节阀的Kriging代理模型.然后采用NSGA-Ⅱ算法对代理模型进行寻优得到Pareto前沿解集,通过对3个型线前沿解与初始型线内部水平截面的速度、压力变化曲线的研究,确定最优型线.再对优化前后的开度-阻力特性、流量-阻力特性及阀后管道内部流动进行研究,结果表明,优化后的型线流量值提高了9.2％,最大应力水平降低了8.46％,最大变形量减小了6.2％,优化后流体阻力降低,阀后管道高速流动影响距离减小.优化后型线的性能提升证明了该型线优化方法的有效性,揭示了该方法在阀门型线结构优化领域的潜力.

关键词：多目标优化、型线优化、代理模型、轴流式调节阀、数值模拟

所属期刊栏目：51

分类号：TH134

资助基金：国家自然科学基金51569012

在线出版日期：2023-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：41-52