Page 50 - 2024年第55卷第2期

３．４ 目标函数 线性加权法通过指定权重系数可将多目标优化问题简化为单一目标优化问题，因此为
协调各流场特性评价指标，对 ＰＳＯ － ＢＰＮＮ预测输出的评级指标利用线性加权法进行处理。评价指标
Ｈ越小越优，Ｍ 珔 、Ｃ 珔 越大越优，构建目标函数 Ｆｉｔ为：
Ｖ
Ｖ
ｆ ｕ，ｓ ｕ，ｐ
Ｖ
Ｖ × ｎｅｔ（Ｃ 珔 ） （６）
Ｆｉｔ ＝ τ １ × ［１ － ｎｅｔ（Ｈ）］ ＋ τ ２ × ｎｅｔ（Ｍ 珔 ） ＋ τ ３
ｆ ｕ，ｓ ｕ，ｐ
＋ ＋ ＝ １；ｎｅｔ（Ｈ）、ｎｅｔ（Ｍ 珔 ）、ｎｅｔ（Ｃ 珔 ）分别
Ｖ
Ｖ
式中：τ １ 、τ ２ 、τ ３ 分别为各评价指标权重系数且 τ １ τ ２ τ ３ ｆ ｕ，ｓ ｕ，ｐ
Ｖ
为 ＰＳＯ － ＢＰＮＮ预测输出的 Ｈ、Ｍ 珔 、Ｃ 珔 归一化指标值。
Ｖ
ｆ ｕ，ｓ ｕ，ｐ
４ 优化模型应用与分析
４．１ 数值模拟结果分析 Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋ － ε湍流模型可更精确地模拟射流、旋转流、边界层流、分离流
以及管内流动等问题，实现了在雷诺应力上和真实的湍流保持高度一致，而 Ｍｉｘｔｕｒｅ多相流模型求解
的是流体混合物动量方程，并采用相对速度描述离散相。因此，采用 Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅｋ － ε湍流模型耦合考
虑相间滑移的 Ｍｉｘｔｕｒｅ多相流模型 ［８，２５ － ２８］ 对表 ４正交设计 ２５组方案进行模拟，图 ６列出模拟结果中具
有代表性的 ６组 Ｚ３断面流速矢量图。由模拟结果可知，各方案数值模拟结果因泵站进水结构设计参
数的变化而各不相同。其中，方案 ０１至方案 １２主要表现为进水结构流场分布具有明显的对称性，主
流效应明显，两侧回流区范围大，主流方向与中间 ５＃机组吸水管进水方向一致，与其他机组均存在一
定的夹角；方案 １３至方案 ２１的主流严重偏向进水结构某一侧，主要向左侧偏斜，可能是受泵站进水
结构水下容积增加以及泵站机组非对称布置的影响，所有机组吸水管进水方向与水流方向均存在一定
的夹角；方案 ２２至方案 ２５进水结构流场分布趋于均匀，水流进入进水结构后未立即出现脱壁，主流
范围明显增加，进水结构两侧存在范围相对较小的窄长带状回流区，流场分布情况和吸水管进水条件相
对优于方案 ０１至方案 ２１，这一结论在一定意义上支持了 “扩散角越小，水流扩散效果越好”的说法。

图 ６ 部分正交设计方案 Ｚ３断面流速矢量图
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