物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年1月2日
(v1)
,最后修订 2025年4月18日 (此版本, v2)]
标题: 基于计算流体动力学的超高压水射流喷嘴结构优化方法
标题: Computational fluid dynamics-based structure optimization of ultra-high-pressure water-jet nozzle using approximation method
摘要: 由于超高压(UHP)水射流喷嘴的几何结构是提高其水动力性能的关键因素,因此获得适合的UHP水射流喷嘴几何结构至关重要。在本研究中,通过集成近似模型开发了一个基于CFD的UHP喷嘴结构优化循环,以优化喷嘴结构以增加径向峰值壁面剪切应力。为了提高麻雀搜索算法(SSA)的优化精度,提出了一种增强版本,称为Logistic-Tent混沌麻雀搜索算法(LTC-SSA)。LTC-SSA算法利用了由Logistic和Tent映射组合设计的Logistic-Tent混沌(LTC)映射。这种方法旨在通过增加麻雀种群的多样性来克服SSA算法的“过早收敛”缺点。此外,为了提高峰值壁面剪切应力的预测精度,提出了一种基于LTC-SSA支持向量机(SVM)的数据预测方法。在此,LTC-SSA算法用于训练SVM模型的惩罚系数C和参数gamma g。为了构建LTC-SSA-SVM模型,使用最优拉丁超立方设计(Opt LHD)来设计采样喷嘴结构,并通过CFD方法计算这些喷嘴结构的峰值壁面剪切应力(目标函数)。为了本文的目的,该优化框架已被用于优化原始喷嘴结构。结果表明,本研究开发的优化框架可以用来优化喷嘴结构,显著提高其水动力性能。
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