Разработка модуля оптимизации для системы автоматизированного проектирования ступени центробежного насоса
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-3-75-82
EDN: NPYDJJ
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 функциона ла 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.
Ключевые слова
оптимизация,
САПР,
корреляция,
латинский гиперкуб,
автоматизация,
Python,
центробежный насос,
спиральный отвод.
Об авторах
А. А. Стасеев
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого;
ООО «НордЭнергоГрупп Информационные технологии»,
Россия
Россия
CТАСЕЕВ Александр Александрович, аспирант Высшей школы энергетического машиностроения; младший разработчик отдела развития прикладного программного обеспечения
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29
195009, г. Санкт-Петербург, наб. Свердловская, 18, литера АР
AuthorID (РИНЦ): 1178129
А. А. Жарковский
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия
Россия
ЖАРКОВСКИЙ Александр Аркадьевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор Высшей школы энергетического машиностроения
195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29
AuthorID (РИНЦ): 320919
AuthorID (SCOPUS): 7004534701
ResearcherID: T-3278-2018
Список литературы
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.
3. Волков А. В., Парыгин А. Г., Вихлянцев А. А., Дружинин А. А. К вопросу об оптимизации проточной части рабочих колёс 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.
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.
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.
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. URL: 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 (accessed: 29.04.2025).
Рецензия
Для цитирования:
Стасеев А.А., Жарковский А.А. Разработка модуля оптимизации для системы автоматизированного проектирования ступени центробежного насоса. Омский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение". 2025;9(3):75-82. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-3-75-82. EDN: NPYDJJ
For citation:
Staseyev A.A., Zharkovskiy A.A. Development of a module of direct optimization methods for a two-dimensional automated design system of a centrifugal pump stage. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2025;9(3):75-82. (In Russ.) https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-3-75-82. EDN: NPYDJJ
Просмотров:
113
JATS XML
Послать статью по эл. почте 