Diseño de Optimización de Bomba de Flujo Mixto de Ahorro de Energía Basado en el Algoritmo MIGA-RBF
Autores: Lu, Rong; Yuan, Jianping; Wei, Guangjuan; Zhang, Yong; Lei, Xiaohui; Si, Qiaorui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño de Optimización de Bomba de Flujo Mixto de Ahorro de Energía Basado en el Algoritmo MIGA-RBF
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Bombas de flujo mixto
Motores hidráulicos
Drenaje
Camiones de bombas de emergencia
Eficiencia operativa
Plataforma de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Las bombas de flujo mixto impulsadas por motores hidráulicos se han utilizado ampliamente en el drenaje en los últimos años, especialmente en camiones de bombeo de emergencia. Limitada por la potencia del motor del camión, su eficiencia operativa es uno de los factores clave que afectan la tarea de rescate. En este estudio, se desarrolló una plataforma de optimización automatizada para mejorar la eficiencia operativa de la bomba de flujo mixto. Se ejecutaron repetidamente un diseño hidráulico tridimensional, mallado y dinámica de fluidos computacional (CFD) por el programa principal. La función objetivo es maximizar la eficiencia hidráulica bajo condiciones de diseño. Tanto la forma meridional como los perfiles de las palas del impulsor y del difusor se optimizaron al mismo tiempo. Basado en los resultados de CFD obtenidos mediante muestreo de Hipercubo Latino Óptimo (OLH), se construyeron modelos sustitutos de la altura y la eficiencia hidráulica utilizando la red neuronal de Función de Base Radial (RBF). Finalmente, se obtuvo la solución óptima mediante el Algoritmo Genético Multi-Isla (MIGA). La pérdida de energía local se comparó además con el esquema base utilizando el método de generación de entropía. A través del análisis de regresión, se encontró que los ángulos de las palas tienen la influencia más significativa en la eficiencia de la bomba. Los resultados de CFD muestran que la eficiencia hidráulica bajo condiciones de diseño aumentó en un 5.1%. Después de la optimización, la pérdida de incidencia y la separación de flujo dentro de la bomba mejoraron notablemente. Además, la disipasión de vórtices turbulentos en general y la generación de entropía se redujeron significativamente. Los resultados experimentales validan que la eficiencia máxima de la bomba aumentó en un 4.3%. La plataforma de optimización propuesta en este estudio facilitará el desarrollo de la optimización inteligente de bombas.
Descripción
Las bombas de flujo mixto impulsadas por motores hidráulicos se han utilizado ampliamente en el drenaje en los últimos años, especialmente en camiones de bombeo de emergencia. Limitada por la potencia del motor del camión, su eficiencia operativa es uno de los factores clave que afectan la tarea de rescate. En este estudio, se desarrolló una plataforma de optimización automatizada para mejorar la eficiencia operativa de la bomba de flujo mixto. Se ejecutaron repetidamente un diseño hidráulico tridimensional, mallado y dinámica de fluidos computacional (CFD) por el programa principal. La función objetivo es maximizar la eficiencia hidráulica bajo condiciones de diseño. Tanto la forma meridional como los perfiles de las palas del impulsor y del difusor se optimizaron al mismo tiempo. Basado en los resultados de CFD obtenidos mediante muestreo de Hipercubo Latino Óptimo (OLH), se construyeron modelos sustitutos de la altura y la eficiencia hidráulica utilizando la red neuronal de Función de Base Radial (RBF). Finalmente, se obtuvo la solución óptima mediante el Algoritmo Genético Multi-Isla (MIGA). La pérdida de energía local se comparó además con el esquema base utilizando el método de generación de entropía. A través del análisis de regresión, se encontró que los ángulos de las palas tienen la influencia más significativa en la eficiencia de la bomba. Los resultados de CFD muestran que la eficiencia hidráulica bajo condiciones de diseño aumentó en un 5.1%. Después de la optimización, la pérdida de incidencia y la separación de flujo dentro de la bomba mejoraron notablemente. Además, la disipasión de vórtices turbulentos en general y la generación de entropía se redujeron significativamente. Los resultados experimentales validan que la eficiencia máxima de la bomba aumentó en un 4.3%. La plataforma de optimización propuesta en este estudio facilitará el desarrollo de la optimización inteligente de bombas.