本文關鍵詞：離心泵葉輪的優(yōu)化設計與內部流場分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：泵的應用非常廣泛,是一種通用動力機械,如應用于采礦中坑道的排水、冶金冶煉爐中各種液體的輸送、農業(yè)灌溉等各個領域。國內的離心泵主要存在效率低、性能不穩(wěn)定、抗汽蝕能力差、揚程不達標等方面的問題。本文建立了效率、揚程及汽蝕余量的數(shù)學模型,利用多目標優(yōu)化設計方法對離心泵葉輪的幾何參數(shù)進行了優(yōu)化。并對優(yōu)化后的離心泵進行三維建模及流場分析,最后對離心泵葉輪的結構特性進行研究,為優(yōu)化后的離心泵進一步優(yōu)化提供參考。主要研究內容有：1.分別對離心泵葉輪的效率、揚程、汽蝕余量以及駝峰曲線建立數(shù)學模型,將效率、揚程、汽蝕余量數(shù)學模型組合成多目標優(yōu)化數(shù)學模型,確定了消除駝峰曲線的條件。2.賦予各目標函數(shù)相應的權重系數(shù),確定離心泵葉輪主要幾何參數(shù)的邊界條件,編寫好相關的遺傳算法程序。在MATALB中對程序進行計算得葉輪最優(yōu)化幾何參數(shù),對優(yōu)化后的離心泵和原離心泵數(shù)學模型進行比較分析,得到性能優(yōu)秀離心泵的幾何參數(shù)。3.運用PRO/E軟件對離心泵葉輪和蝸殼流道分別進行三維建模。利用ANSYS ICEM CFD軟件對離心泵葉輪和泵殼分別劃分非結構網格,將葉輪和泵殼的流場網格進行裝配并輸出為FLUENT可分析的文件。4.確定離心泵的進口邊界條件、出口邊界條件以及接觸面,采用RNGk-ε湍流模型。運用FLUENT軟件對離心泵泵內流場在不同工況下進行數(shù)值模擬,得到不同工況下離心泵的內流場速度、靜壓力和總壓力分布圖。5.根據模擬結果預測了離心泵的性能曲線,并與離心泵優(yōu)化前后的計算結果進行比較。驗證優(yōu)化后的離心泵效率、揚程都得到了提高,運行也更加穩(wěn)定。
【關鍵詞】：離心泵 優(yōu)化設計 數(shù)值模擬 性能曲線預測
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 本課題的研究背景與意義13-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國內外研究的進展14-15
• 1.2.2 優(yōu)化設計方法在離心泵中的應用15-16
• 1.2.3 CFD技術在離心泵中的應用16-17
• 1.3 論文主要研究內容17-19
• 第二章 離心泵的優(yōu)化數(shù)學模型19-35
• 2.1 離心泵介紹與工作原理20-22
• 2.1.1 離心泵水力設計20
• 2.1.2 離心泵的典型結構20-21
• 2.1.3 離心泵的工作原理21-22
• 2.2 離心泵的基本控制方程22-24
• 2.3 離心泵理論揚程最大的數(shù)學模型24-25
• 2.4 離心泵效率最大的數(shù)學模型25-28
• 2.4.1 離心泵的水力效率25-27
• 2.4.2 離心泵的容積效率27-28
• 2.4.3 離心泵的機械效率28
• 2.4.4 離心泵的總效率28
• 2.5 離心泵汽蝕余量的數(shù)學模型28-30
• 2.6 消除H-Q駝峰曲線30-31
• 2.7 目標函數(shù)與約束條件的處理31-33
• 2.7.1 統(tǒng)一目標函數(shù)31-32
• 2.7.2 約束條件的處理32-33
• 2.8 本章小結33-35
• 第三章 離心泵葉輪的多目標優(yōu)化設計35-41
• 3.1 遺傳算法概述35-36
• 3.2 離心泵葉輪優(yōu)化實例36-37
• 3.2.1 離心泵參數(shù)的確定36-37
• 3.2.2 加權因子的確定37
• 3.2.3 各變量約束值的確定37
• 3.3 優(yōu)化計算及結果分析37-39
• 3.4 與其他優(yōu)化結果的對比分析39-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 離心泵內部流場分析41-63
• 4.1 離心泵的三維幾何造型41-43
• 4.2 計算流體力概念43-44
• 4.3 ANSYS ICEM CFD網格劃分44-47
• 4.3.1 ANSYS ICEM CFD的特點44-45
• 4.3.2 離心泵流道網格劃分45-47
• 4.4 泵內流場基本控制方程47-50
• 4.4.1 基本控制方程47-48
• 4.4.2 湍流模型48-49
• 4.4.3 合適的邊界條件49
• 4.4.4 固體壁面邊界條件49-50
• 4.5 泵內流場計算過程50-52
• 4.6 離心泵內流場模擬結果與分析52-62
• 4.6.1 殘差曲線圖52-53
• 4.6.2 離心泵內部速度分布53-55
• 4.6.3 離心泵內部靜壓力分布55-57
• 4.6.4 離心泵內部總壓力分布57-59
• 4.6.5 離心泵特征曲線預測59-60
• 4.6.6 優(yōu)化前后結果比較分析60-62
• 4.7 本章小結62-63
• 總結與展望63-65
• 一. 總結63-64
• 二. 展望64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文69-71
• 致謝71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 韋章兵,歐澤深;離心泵葉輪內氣、固相運動特征的研究[J];機械工程學報;2002年03期

2 齊學義,倪永燕;復合式離心泵葉輪短葉片偏置設計分析[J];甘肅工業(yè)大學學報;2003年04期

3 阮超群,趙育愷;離心泵葉輪葉形檢測方法[J];通用機械;2003年03期

4 劉勝柱,郭鵬程,羅興，

本文編號：264764