1.一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、选取表面光滑型鱼类,沿鱼体长度方向获取截面形成翼型轮廓;S2、对翼型轮廓取点记录并拟合得到仿生翼型;S3、使用非支配解排序遗传算法NSGA-II对步骤S2中得到的仿生翼型进行优化设计,直至性能不再随着迭代次数的增加而提高时得到帕累托最优翼型;S4、将完成优化后得到的翼型应用至水泵叶片;在步骤S4中的翼型进一步优化,在翼型本体(1)的翼面前缘处凸设有沿展长方向布置的凸鳍(11),各凸鳍(11)沿翼型本体(1)弦长方向平行间隔布置,凸鳍(11)与翼型本体(1)的前端存在夹角;翼型本体(1)的翼面前缘处曲线为:y=2.02x 3 -2.058x 2 +0.662x+0.003957;取翼面前缘处曲线在x=0.04(m-1)+0.005处的切线作为新的X轴,以切点作为坐标原点建立与第m排凸鳍所对应的新的坐标系,新的坐标x’,y’为:其中m为自翼面前缘到后缘各凸鳍(11)的对应所在排数,各凸鳍(11)在其对应坐标系中的曲线为:y′=6.06x′ 2 –4.116x′+0.662–(m–1)h,h∈[0.0001,0.0004]。
2.根据权利要求1所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,在步骤S2中,对翼型轮廓取点采用如下函数进行拟合:其中e(k)=(ln0.5)/(lnx k ),(0≤x k ≤1),x (k) 是翼型弦线上所选的节点;y up 为未经拟合的原始翼型的上骨线纵坐标;y low 为未经拟合的原始翼型的下骨线纵坐标;y Oup 为经拟合得到的新翼型的上骨线纵坐标;y Olow 为经拟合得到的新翼型的下骨线纵坐标;f k (x)为形状函数;n是形状函数f k (x)的个数;c k 是形状函数的系数及优化过程的设计变量。
3.根据权利要求2所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,形状函数共有十组,其中设计变量:c 1 ∈[-0.006,0.006];c 2 ∈[-0.001,0.006];c 3 ∈[-0.006,0.008];c 4 ∈[-0.005,0.005];c 5 ∈[-0.005,0.010];c 6 ∈[-0.008,0.006];c 7 ∈[-0.010,0.010];c 8 ∈[-0.005,0.010];c 9 ∈[-0.005,0.005];c 10 ∈[-0.005,0.015]。
4.根据权利要求1所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,采用非支配解排序遗传算法NSGA-II进行优化时,设置人口数量为12,迭代20代,交叉概率为0.9,变异概率为0.01;目标函数中最大升力系数C l =F l /(0.5ρU ∞ 2 ×A);最大升阻比J=F l /F d ;F l 为翼型的升力;F d 为翼型的阻力;ρ为介质密度;U ∞ 为离水翼无穷远处的流速;A=翼型的弦长×跨度。
5.根据权利要求2所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,将步骤S2中得到的翼型在至少两种攻角下分别进行优化,从而得到帕累托最优翼型;对帕累托最优翼型在各攻角下的拟合点平均统计处理从而获得新的控制点,对新的控制点拟合获得一级优化翼型;对帕累托最优翼型在各攻角下优化结果的节点坐标进行统计平均处理,并在此拟合得到二级优化翼型;在同一工况下验证帕累托最优翼型、一级优化翼型以及二级优化翼型的水力性能,选用水力性能最佳的一种翼型应用至水泵叶片。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,在步骤S2中,删除鱼尾、鱼鳍及鱼身交接区域的拟合点,并对鱼嘴和尾鳍处的非光滑区域采用弧线修正。
7.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,在步骤S1中,所述表面光滑型鱼类为多宝鱼,沿其鱼体方向间隔获取至少五处截面形成至少五种仿生翼型。
8.根据权利要求1所述的一种能适用多工况变化要求的高效泵叶片设计方法,其特征在于,所述凸鳍(11)共有七排,h=0.0001;所述凸鳍(11)与翼型本体(1)前端的夹角为5°~9°。