气液同轴离心式喷嘴雾化性能及优化设计研究

作者：游云霞; 侯力; 易宗礼; 张海燕; 盛鑫

来源：机械工程学报, 2021, 1-11.

• 气液同轴离心式喷嘴
• 雾化性能
• CFD
• 代理模型
• 多目标优化

以气液同轴离心式喷嘴为研究对象，采用了一种优化后的代理模型和多目标优化算法对该喷嘴关键几何结构参数进行优化设计，得到了一个在低压状态下雾化性能更佳的新结构喷嘴。采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）对喷嘴进行流场分析，并用实验验证了CFD数值模拟的准确性。基于改进鲸鱼算法（Levy-WOA）优化的Kriging模型建立了雾化锥角、液膜厚度、质量流率的代理模型，研究了4个关键几何参数对雾化性能的影响规律。基于代理模型采用MOGWO算法进行多目标求解，得到了一个几何参数最优组合的喷嘴。研究结果表明：Levy-WOA优化的Kriging代理模型具有更高的拟合精度和更低的预测误差，并能有效的预测4个关键几何参数对雾化性能的影响；优化设计的新喷嘴较原始喷嘴，雾化锥角增大了4.8292%，液膜厚度减小了39.6960%，质量流率提高了13.0843%；实验验证新喷嘴较原始喷嘴雾化锥角提高了4%，为其他喷嘴的设计提供了一种新的可行性方法。

• 单位
  清华大学; 四川大学