中高压喷嘴集成优化数值仿真

凌 轩，王 毅，黄伟锋

(仲恺农业工程学院机电工程学院，广东 广州 510225)

喷嘴是水射流技术应用中获得高能量利用率的关键因素之一，对射流质量有重要影响。喷嘴结构是指喷嘴的流道形状与几何尺寸，喷嘴的流动特性即水力特性是指它所形成的射流扩散角的大小、等速核长度以及喷嘴流量系数的大小。喷嘴结构与射流性能之间的关系，直接影响着反推力的大小和推进效率。在加工喷嘴试件进行试验之前，必须对不同结构尺寸的喷嘴进行理论分析和仿真研究，以便对需要加工的喷嘴试件的形状和尺寸提供理论依据。

在传统得CFD产品前期设计中，一般先对产品进行初始化建模，运行CFD仿真程序，分析设计结果，再改变设计参数，运行仿真程序，再分析设计结果，如此不断循环反复，最后找出一组最佳参数，使得产品的性能等指标达到最优。这种不断重复建立模型，运行仿真程序，分析结果的过程不仅浪费了大量的时间，而且在有多个设计变量的情况下工作量非常大有时甚至是不可行的。另一方面，传统的CFD软件一般优化功能比较弱，而且从商业保密的角度考虑很少公开源代码，这使的我们要加入自己的优化算法变的非常困难。为了克服以上不足，近年来提出了CFD集成优化算法。算法的核心是把CFD建模和运算工具看成一个黑匣子，只利用它们的设计参数和输出结果而不关心它们是怎样运算的，然后可加入自己的优化算法自动得到想要得结果。……