Разработка модуля оптимизации для системы автоматизированного проектирования ступени центробежного насоса
DOI:
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-3-75-82Ключевые слова:
оптимизация, САПР, корреляция, латинский гиперкуб, автоматизация, Python, центробежный насос, спиральный отвод.Аннотация
В статье представлена архитектура программного обеспечения, предназначенного для оптимизации проточных частей ступеней центробежных насосов. Описывается принцип выбора геометрических параметров, влияющих на значения напора и коэффициента полезного действия ступени. Обосновывается выбор количества точек в матрице эксперимента. С помощью изложенного в статье функционала производится оптимизация проточной части ступени консольного центробежного насоса. На основе полученных оптимальных параметров выполняется автоматизированное моделирование 3D-модели проточной части и проводятся CFD расчеты в пакете Ansys CFX.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Tian F., Yang C., Zhang E. [et al.]. Design Optimization of hydraulic machinery based on ISIGHT software: A review of methods and applications. Water. 2023. Vol. 15, no. 11. P. 1–15. DOI:10.3390/w15112100.
(2). Клюев А. С., Федоров А. С., Иванов Е. А., Жарковский А. А., Борщев И. О. Выбор типа отводящего устройства и оптимизация проточной части многоступенчатого центробежного насоса низкой быстроходности // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2023. № 2 (145). С. 98–113. DOI: 10.18698/0236-3941-2023-2-98-113. EDN: TMONKW.
Klyuyev A. S., Fedorov A. S., Ivanov E. A., Zharkovskiy A. A., Borshchev I. O. Vybor tipa otvodyashchego ustroystva i optimizatsiya protochnoy chasti mnogostupenchatogo tsentrobezhnogo nasosa nizkoy bystrokhodnosti [Selection of the diffuser type and optimization of the flow path part of a low speed multistage centrifugal pump]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N. E. Baumana. Seriya «Mashinostroyeniye». Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering. 2023. No. 2 (145). P. 98–113. DOI: 10.18698/0236-3941-2023-2-98-113. EDN: TMONKW. (In Russ.).
(3). Волков А. В., Парыгин А. Г., Вихлянцев А. А., Дружинин А. А. К вопросу об оптимизации проточной части рабочих колѐс центробежных насосов // Надежность и безопасность энергетики. 2018. Т. 11, № 4. С. 311–318. DOI: 10.24223/1999-5555-2018-11-4-311-318. EDN: YTOLBJ.
Volkov A. V., Parygin A. G., Vikhlyantsev A. A., Druzhinin A. A. K voprosu ob optimizatsii protochnoy chasti rabochikh kolѐs tsentrobezhnykh nasosov [On optimization of flow passages of impellers of centrifugal pumps]. Nadezhnost’ i bezopasnost’ energetiki. Safety and Reliability of Power Industry. 2018. Vol. 11, no. 4. P. 311–318. DOI: 10.24223/1999-5555-2018-11-4-311-318. EDN: YTOLBJ. (In Russ.).
(4). Wang W., Pei J., Yuan S. [et al.]. Application of different surrogate models on the optimization of centrifugal pump. Journal of Mechanical Science and Technology. 2016. Vol. 30. P. 567–574. DOI: 10.1007/s12206-016-0110-0.
(5). Jaiswal A. K., Siddique M. H., Ranjan A. Surrogate-based design optimization of a centrifugal pump impeller. Engineering Optimization. 2022. Vol. 54, no. 8. P. 1395–1412. DOI: 10.1080/0305215X.2021.1932867.
(6). Wu T. X., Wu D., Gao S. Y. [et al.]. Multi-objective optimization and loss analysis of multistage centrifugal pumps. Energy. 2023. Vol. 284. P. 1–13. DOI: 10.1016/j.energy.2023.128638.
(7). Li H., Han Y., Shi W. [et al.]. Automatic optimization of centrifugal pump based on adaptive single-objective algorithm and computational fluid dynamics. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2022. Vol. 16, no. 1. P. 2222–2242. DOI: 10.1080/19942060.2022.2143901.
(8). Стасеев А. А., Жарковский А. А. Автоматизированное проектирование 3D-моделей элементов проточной части ступени шнеко-центробежного насоса // Известия МГТУ «МАМИ». 2024. Т. 18, № 3. С. 212–221. DOI: 10.17816/2074-0530-632427. EDN: USRPXF.
Staseyev A. A., Zharkovskiy A. A. Avtomatizirovannoye proyektirovaniye 3D-modeley elementov protochnoy chasti stupeni shneko-tsentrobezhnogo nasosa [Automated design of the 3D models of the elements of the flow part of the stage of a screw-centrifugal pump]. Izvestiya MGTU “MAMI”. 2024. Vol. 18, no. 3. P. 212–221. DOI: 10.17816/2074-0530-632427. EDN: USRPXF. (In Russ.).
(9). Cтасеев А. А., Жарковский А. А. Разработка системы автоматизированного проектирования спирального отвода центробежных насосов // Гидравлические и теплотехнические системы и агрегаты: материалы XXVIII Междунар. науч.-техн. конф. Москва: Мир науки, 2024. С. 233–239.
Staseyev A. A., Zharkovskiy A. A. Razrabotka sistemy avtomatizirovannogo proyektirovaniya spiral’nogo otvoda tsentrobezhnykh nasosov [Development of an automated design system for a spiral outlet of centrifugal pumps]. Gidravlicheskiye i teplotekhnicheskiye sistemy i agregaty. Hydraulic and Thermal Systems and Units. Moscow, 2024. P. 233–239. (In Russ.).
(10). Santner T. J., Williams B. J., Notz W. I. The design and analysis of computer experiments. Springer New York, 2018. 436 p. DOI: 10.1007/978-1-4939-8847-1.
(11). Namazizadeh M., Gevari M. T., Mojaddam M., Vajdi M. Optimization of the splitter blade configuration and geometry of a centrifugal pump impeller using design of experiment. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2020. Vol. 13, no. 1. P. 89–101. DOI: 10.29252/jafm.13.01.29856.
(12). Peng G., Ma L., Hong S. [et al.]. Optimization design and internal flow characteristics analysis based on Latin hypercube sampling method. Arabian Journal for Science and Engineering. 2025. Vol. 50. P. 2715–2754. DOI: 10.1007/s13369-024-09229-6.
(13). Arcentales X. A., Arcentales D. A., Montealegre W. Design of rotors in centrifugal pumps using the topology optimization method and parallel computing in the cloud. Machines. 2025. Vol. 13, no. 4. DOI: 10.3390/machines13040307.
(14). The experimental design package for Python. https://pythonhosted.org/pyDOE/ (accessed: 01.05.2025).
(15). SciPy StandardScaler. URL: https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.preprocessing.StandardScaler.html (accessed: 26.04.2025).
(16). Pandas. API Reference. URL: http://pandas.pydata.org/docs/reference/api/pandas.DataFrame.corr.html (дата обращения: 29.04.2025).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
