华南理工大学学报(自然科学版)

作者：李树勋, 胡迎港, 李成, 等

单位：兰州理工大学 石油化工学院/机械工业泵及特殊阀门工程研究中心，甘肃 兰州 730050

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

基金：国家自然科学基金资助项目(51569012)

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。

来源：2023年第3期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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