本文關(guān)鍵詞：離心泵葉輪的穩(wěn)健性結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：離心泵是一種運用范圍最廣的泵類機(jī)械,幾乎在所有工況范圍內(nèi)都能看到它的身影。然而本文研究的這類泵,屬于低比轉(zhuǎn)速離心泵,的取值范圍在20~80之間。葉輪作為離心泵的主要能量轉(zhuǎn)化以及過流部件,因此其設(shè)計的優(yōu)劣直接決定著離心泵整體的性能。為了讓葉輪在工作過程中對外界環(huán)境不敏感,有更高的容錯率,研究者對葉輪進(jìn)行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計,這可以有效改善離心泵在工作過程中,整體性能波動較大的缺點。通過對葉輪模型邊界的均勻試驗劃分,建立均勻試驗表格、三維數(shù)模、CFD分析、Kriging模型、以及MATLAB數(shù)值尋優(yōu)和試驗驗證等方法,本文重點研究了穩(wěn)健性優(yōu)化離心泵葉輪結(jié)構(gòu),并對結(jié)果進(jìn)行驗證。主要內(nèi)容如下:(1)基于PRO/E軟件,對均勻試驗表格中葉輪以及內(nèi)部流場進(jìn)行建模,然后通過ANSYS中的ICEM模塊對三維數(shù)模進(jìn)行網(wǎng)格化處理。(2)使用ANSYS/Workbench協(xié)同平臺中Fluent模塊對葉輪內(nèi)部流場進(jìn)行湍流數(shù)值分析,提取分析參數(shù)計算出對應(yīng)流場的水力效率,研究了對葉輪影響最大的三個參數(shù)在外界工況變化的情況下對水力效率的影響程度,為后續(xù)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。(3)采用Kriging穩(wěn)健性數(shù)值優(yōu)化模型,通過MATLAB對模型在邊界范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)值尋優(yōu),對最優(yōu)點進(jìn)行建模重分析以及對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行蒙特卡羅驗證。分析研究結(jié)果表明離心泵葉輪的穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計相比于確定性優(yōu)化設(shè)計對外界工況更加不敏感,在工況變化的情況下,穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計的離心泵葉輪可以更加高效的工作。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311

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