Tvarová optimalizace oběžného kola odstředivého čerapdla s využitím metody PSO

POPULATION-BASED SHAPE OPTIMIZATION OF A CENTRIFUGAL PUMP IMPELLER

journal article in Web of Science

en

A shape optimization problem is increasingly popular in various parts of industry and academia. Several shape A shape optimization approaches emerged in the past few years. Population-based methods(PPM) are among them, with convenient attributes and characteristics that lead to a discovery of proper solutions of investigated problems. Crucial quality of PPM lies primarily in number of randomly scattered individuals, which can move through a whole given computational area. The chosen PPM in this research of a finding of a proper design of the centrifugal pump impeller is Particle Swarm Optimization Algorithm (shortly PSOA). This algorithm is strongly influenced by a social behaviour of various animals, such as ants or fish. Each member of the swarm moves in the whole given computational space and is strongly attracted to an individual with the best value of the examined function, e.g. pump efficiency. The research focuses on a new tool for automatic shape optimization based on the Multi-objective PSO and its outcome – three optimized designs of the centrifugal pump impeller. These three impellers are compared on the performance characteristics basis. The essential differences are discussed, and the design of a suitable impeller is outlined.

Problém s optimalizací tvaru je stále populárnější v různých částech průmyslu a akademické sféry. V posledních několika letech se objevilo několik přístupů k optimalizaci tvaru. Patří mezi ně i metody založené na populaci (PPM) s výhodnými atributy a charakteristikami, které vedou k objevení správného řešení vyšetřovaných problémů. Rozhodující kvalita PPM spočívá především v počtu náhodně rozptýlených jedinců, kteří se mohou pohybovat v celé dané výpočetní oblasti. Zvoleným PPM v tomto výzkumu nálezu správného návrhu oběžného kola odstředivého čerpadla je algoritmus optimalizace roje částic (zkráceně PSOA). Tento algoritmus je silně ovlivněn sociálním chováním různých zvířat, jako jsou mravenci nebo ryby.Každý člen roje se pohybuje v celém daném výpočetním prostoru a je silně přitahován k jednotlivci s nejlepší hodnotou zkoumané funkce, např. Účinností čerpadla. Výzkum se zaměřuje na nový nástroj pro automatickou optimalizaci tvarů založenou na PSO s více cíli a jeho výsledku – tři optimalizované konstrukce oběžného kola odstředivého čerpadla. Tyto tři oběžná kola jsou porovnávána na základě výkonových charakteristik. Jsou diskutovány základní rozdíly a je nastíněn návrh vhodného oběžného kola.Jsou diskutovány základní rozdíly a je nastíněn návrh vhodného oběžného kola.Jsou diskutovány základní rozdíly a je nastíněn návrh vhodného oběžného kola.

A shape optimization problem is increasingly popular in various parts of industry and academia. Several shape A shape optimization approaches emerged in the past few years. Population-based methods(PPM) are among them, with convenient attributes and characteristics that lead to a discovery of proper solutions of investigated problems. Crucial quality of PPM lies primarily in number of randomly scattered individuals, which can move through a whole given computational area. The chosen PPM in this research of a finding of a proper design of the centrifugal pump impeller is Particle Swarm Optimization Algorithm (shortly PSOA). This algorithm is strongly influenced by a social behaviour of various animals, such as ants or fish. Each member of the swarm moves in the whole given computational space and is strongly attracted to an individual with the best value of the examined function, e.g. pump efficiency. The research focuses on a new tool for automatic shape optimization based on the Multi-objective PSO and its outcome – three optimized designs of the centrifugal pump impeller. These three impellers are compared on the performance characteristics basis. The essential differences are discussed, and the design of a suitable impeller is outlined.

tvarová optimalizace, vícecílová optimalizace, odstředivé čerpadlo, oběžné kolo čerpadla, optimalizace roje částic, CFD

shape optimization, multi-objective optimization, centrifugal pump, pump impeller, Particle Swarm Optimization, CFD

01.10.2020

Pripotocni 1519 / 10a, 101 00 Praha 10

Praha, Česká republika

1805-0476

4

3978–3984

7