泽工智享｜基于TurboTides优化模块对离心通风机进行性能优化
TurboTides设计优化模块集成新一代的多目标、多学科的全局优化软件OASIS，提供了更加简洁明了的图形交互截面，用户可以很容易地定义设计目标、约束条件以及设计变量，软件则可以根据用户定义的优化目标，自动改变设计变量，驱动仿真软件自动运行，并根据仿真结果自动寻找最优解，能更快速、更高效地解决⼀系列的优化问题，本期案例将介绍采用TurboTides设计优化模块对离心通风机进行设计优化。
参数 | 单位 | 值 |
工质 | 空气 | |
进口压力 | Pa | 101325 |
进口温度 | K | 288.15 |
质量流量 | Kg/s | 1.415 |
转速 | RPM | 1500 |
等熵效率 | % | 80.7 |
在叶轮直径不变的情况下对风机进行优化，尽可能提升风机效率，且相同流量下压力不低于优化前；
需要优化的结构参数主要包括：进口半径、进口宽度、进口轮盖半径、进口轮毂半径、叶轮出口半径、叶轮出口宽度、叶尖前缘叶片角、叶尖尾缘叶片角、叶根前缘叶片角、叶根尾缘叶片角、前缘轮毂位置、蜗壳扩压管出口面积等。
图1优化参数选择
图2 选取CFD求解器
（1）总总等熵效率最大
（2）总总压升最大
图3 优化目标设置6.1输入参数约束
部件 | 优化变量 |
进口 | 进口半径 R1 |
进口 | 进口宽度 w1 |
进口 | 出口半径 R2 |
进口 | 进口宽度 w1 |
• 其中，R1=R2、w1=w2；
图4 约束参数示意图
图5 输入参数约束
6.2 输出参数约束
（1）CFD求解残差小于0.0001；
（2）压比范围1.006~1.009之间；
图6 输出参数约束
点击“运行”，软件将根据设置进行基于CFD求解的设计优化，并根据计算结果，自适应调整优化方向。
图7 优化结果显示
优化结束后，可以查看优化结果的Pareto前沿，在一组优化解中选取合适的一组作为最终设计。
图8 Pareto Front
TurboTides智能优化将原始总总等熵效率80.67%，压升776Pa的模型，优化运行约24个小时，将叶轮效率提升4.78%，压升提升19%。
总总等熵效率 | 压升(Pa) | |
优化前 | 80.67% | 776 |
优化后 | 85.45% | 924 |
图9 叶轮尺寸优化对比
图10 叶片型线优化对比
离心通风机采用TurboTides优化模块进行效率优化，通过36小时的优化计算，在叶轮外形尺寸基本不变的前提下，风机效率提升约5个点，压力提高20%效果明显，通过优化，风机可以在更低转速、更低能源消耗的情况下提供相同的风量、风压，风机运行更可靠、经济，风机产品的市场竞争力也将大大增加。
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