基于遺傳算法的管式除霧器多目標優化設計

楊來順, 王建星, 孫 煜, 徐明海

(1. 中國石油大學(華東) 儲運與建筑工程學院, 山東 青島 266580;2. 中國科學院空間應用工程與技術中心 中國科學院太空應用重點實驗室, 北京 100094)

1 前 言

管式除霧器是一種利用螺旋上升氣流產生的離心力分離煙氣中慣性較大液滴的重要設備。相比波形板除霧器，管式除霧器的分級除霧效率和總除霧效率較高[1-3]，并且具有安裝工期短、省電節水、占用空間小、運行維護費用低等特點[4-9]。然而，管式除霧器在運行中產生較高的流動阻力，影響系統安全運行以及增加風機運行能耗。董聰等[10]通過改變翅片傾斜角降低螺旋通道的流動阻力損失。李雅俠等[11]采用高低雙螺旋翅片降低螺旋翅片管的流動阻力。姜衍更等[12]提出在翅片表面開孔降低管式除霧器運行阻力。楊來順等[3]分析了翅片開孔數量對減小流動阻力的作用。結果表明，通過在翅片開孔可以有效減小管式除霧器流動阻力。然而，關于開孔管式除霧器結構優化設計的研究尚未見到。

傳統的除霧器設計方法需要進行大量物理或者數學模型實驗。然而，由于帶孔管式除霧器的結構復雜性，很難快速優化產品結構。近年來，遺傳算法(genetic algorithm，GA)指導了多種分離器的多目標優化設計[13-16]。本文通過計算流體力學(computational fluid dynamics，CFD)軟件Fluent 研究帶孔管式除霧器結構因素對除霧性能和流動特性的影響，并通過響應面法(response surface method，RSM)擬合關聯式，然后利用GA 對除霧器進行多目標優化設計，得到一系列高效低阻開孔管式除霧器的結構尺寸。……