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本文介紹了使用AI神經網絡進行旋轉機械葉片設計、仿真和優化的方法。通過建立神經網絡模型，實現了對葉片性能的準確預測和優化。本文的研究結果表明，AI神經網絡能夠有效地應用于旋轉機械葉片的設計、仿真和優化過程，并可提高葉片的性能和效率。旋轉機械葉片是各種動力設備的關鍵部件，如航空發動機、燃氣輪機、壓縮機等。這些設備的性能和效率往往受到旋轉機械葉片的設計和性能的影響。

通過該案例可掌握在Ansys軟件體系下進行風扇葉片設計、仿真和多學科優化的一般流程和方法。

表1 優化模型的葉片結構參數 圖10為優化后的葉輪三維模型與泵的裝配剖視圖。將優化模型與基礎模型的仿真結果進行對比可以發現，優化后模型葉輪表面的最大剪切應力為455Pa，基礎模型葉輪表面的最大剪切應力約為584.7Pa，優化后葉輪表面的最大剪切應力降低了22%。

[4] 王龍.井下渦輪鉆具渦輪葉片造型及優化研究[D].西安:西安石油大學,2016:21-24.[5] 張曉東,余世敏,龔彥,等.基于Bezier曲線的渦輪葉片參數化造型及優化設計[J].機械強度,2015,37(2):266-271.[6] 賈雷.渦輪鉆具葉片設計及CFD分析[D].呼和浩特:內蒙古工業大學,2013:37-39.

圖1 參數化設計流程 表1 參數化設計計算表 為降低微型余能回收水輪機的生產難度和成本，對過流部件適當地進行了優化，余能回收水輪機全流道仿真模型僅包括蝸殼、活動導葉、轉輪和尾水管，如圖2所示。

本文從定性的角度、結合經驗及同行們的研究成果來簡要談一談如何通過優化離心泵的葉輪來改善泵的吸入性能和水力性能，僅供參考。 關鍵詞：離心泵 葉輪 優化 吸入性能 水力性能 引言 有朋友希望我談一談離心泵葉輪的優化設計。為此，首先必須要弄清楚優化的目的：改善吸入性能？提高泵的效率？

葉輪設計基本有兩種方式:(1)根據設計目標全新設計;(2)對現有葉輪進行設計優化。 全新設計葉輪需要根據設計目標,首先從一維設計軟件中預測基本的幾何參數,再通過三維設計軟件對性能進行優化。全新設計葉輪需要很長的時間周期,而且設計難度較大。在工程開發上多采用第二種方式,即對現有葉輪重新設計并進行優化。

1.1 優化設計概述所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。

下面對ANSYS軟件水泵水力設計及優化流程做個詳細講解。 ANSYS水泵水力設計流程 1、傳統一維設計流程 傳統的離心泵葉片設計是基于一元設計理論設計方法，通過給定外特性參數以及介質屬性，利用相似換算或者速度系數的理論方法，確定葉輪的主要尺寸b2、D2、β2等參數，做幾次的經驗值修正，然后對葉片進行繪制，葉片繪型方法為方格網保角變換法。

計算流體動力學（CFD）可以以扭矩、軸向推力、壓降和域內任何點的流速的形式量化性能，以確定可以優化效率的區域。 圖1：離心泵設計的CFD分析 有許多設計方面會影響泵的效率，例如泵殼體，葉輪蓋板、葉輪葉片數量或葉片角度等。以葉輪為例，可以改變其尺寸，例如增加直徑，但這會增加其質量，從而導致更大的能量損失。

（7個葉片） 如圖所示，基準設計中的葉片前緣空化現象明顯；優化設計方案中，葉片前緣空化現象明顯改善。

1.1 優化設計概述所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。

葉輪是離心泵設計中最重要的部分，需要經過多年的分析和開發工作，才能成功研制而成。 理想的情況是，葉輪葉片設計向后彎曲。這些向后彎的葉片角度小于90度。由于其自穩功耗特性，這類葉片備受業界歡迎。

1.1 優化設計概述所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。

1.1 優化設計概述所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。

文章來源：CAE仿真設計自動化與優化

得益于過去二十年來專業的研發技術，使用法國ESI集團的ProCAST鑄造工藝仿真軟件進行熔模鑄造建模，目前這項技術已經變得非常高效、可靠，可以優化安全部件，如噴氣發動機的渦輪葉片，ESI提供的解決方案包括特定的高溫合金材料數據庫和陶瓷特性，可以進行非常精準的預測，本次所提出的靜定型噴嘴導流葉片(NGV)是一種包含三種型芯的機翼型導流葉片。

工采網代理的結冰傳感器-MDC-ICE是專門針對風機葉片覆冰所設計的結冰傳感器，通過冰、水與空氣介電常數的變化，可實時監測葉片結冰狀態。傳感器集成了專用數字電容傳感芯片MDC04、MCP61及高精度數字溫度芯片M601；內嵌算法增強有效判斷環境的結冰情況，可同時提供側面及底面覆冰電容、環境溫度、冰水狀態判斷、冰層厚度、雨量大小等信息。MDC-ICE提供485接口，產品形態如下圖所示。

優化設計又叫輕量化設計，稱之為結構優化設計，是指在給定約束條件下，按某種目標(如重量最輕、成本最低、剛度最大等)求出最好的設計方案，曾稱為結構最佳設計或結構最優設計。相對于“結構分析”而言，又稱“結構綜合”；如以結構的重量最小為目標，則稱為最小重量設計。