【摘要】：隨著我國水利事業(yè)的發(fā)展和南水北調(diào)工程的不斷推進,出現(xiàn)了越來越多大流量、高揚程的調(diào)水場合。現(xiàn)有的軸流泵流量大但揚程較低、很少超過10.0m,而且在偏離設(shè)計工況點后空化性能惡化。為了改進軸流泵的性能,適當提高單級泵站的揚程,研究一種新的泵型,即雙葉輪串列式軸流泵。雙葉輪串列式軸流泵由兩級葉輪加導葉組合而成,與雙級軸流泵相比,減少了中間一級的導葉。本文利用數(shù)值分析的方法對雙葉輪串列式軸流泵的水力性能和內(nèi)部流動進行數(shù)值分析�；贗sight平臺,應(yīng)用試驗設(shè)計的方法,對相同葉輪串列式軸流泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化;同時設(shè)計了不同葉輪串列式軸流泵,結(jié)合梯度優(yōu)化算法對其設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化。研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:1.利用數(shù)值計算的方法分析相同葉輪串列式軸流泵水力性能。研究表明:其外特性和理想結(jié)果差距較大,流量較小時揚程有所提升,但隨著流量的增加差距逐漸減小,且效率明顯低于單級泵,效率最大差約有5%。同時前葉輪對泵做功起主要作用,后葉輪幾乎不做功甚至作負功,其內(nèi)部流動也相對較差。2.通過試驗設(shè)計的方法,改變其前、后葉輪角度,軸向距離和周向偏角,以提高相同葉輪串列式軸流泵的性能。在這過程中,提出了針對各結(jié)構(gòu)參數(shù)的參數(shù)化建模方法,并利用Matlab編輯程序調(diào)整葉片安放角度。經(jīng)過兩次優(yōu)化,相同葉輪串列式軸流泵的水力性能得到一定改善,其揚程提高了約0.54m,效率提高了 3%,但仍與理想效果有著較大差距。3.對相同葉輪串列式軸流泵試驗設(shè)計結(jié)果進行回歸分析,研究其結(jié)構(gòu)參數(shù)對其性能的影響。研究表明:結(jié)構(gòu)參數(shù)相同葉輪串列式軸流泵對其性能影響很大,其中后葉輪角度影響最大,其次是前葉輪角度,再其次是周向偏角,影響最小的是軸向距離。4.研究了不同葉輪串列式軸流泵的設(shè)計方法。對其前、后葉輪的進出口三角形及前后葉輪載荷分配、輪轂比、葉柵稠密度、前后葉輪葉片數(shù)、翼型厚度及前葉輪周向偏角等幾何參數(shù)進行了研究。5.針對前、后葉輪載荷比分配設(shè)計了三組葉輪,利用Matlab編輯程序?qū)崿F(xiàn)前、后葉輪葉片的自動設(shè)計及參數(shù)化造型。同時利用Isight對三組葉輪的前、后葉輪葉柵稠密度和前葉輪周向偏角進行優(yōu)化。6.經(jīng)過對不同葉輪串列式軸流泵的優(yōu)化設(shè)計,對比發(fā)現(xiàn)前葉輪載荷較多的方案,水力性能明顯較好,說明雙葉輪串列式軸流泵設(shè)計時,前葉輪應(yīng)分配更多載荷。選取該方案進行進一步的數(shù)值分析,深入研究其水力性能及內(nèi)部流場,得到以下結(jié)論:不同葉輪串列式軸流泵揚程和效率離理想效果有一定的差距,但較相同葉輪串列式軸流泵有著極大的提升。優(yōu)化完成的雙葉輪串列式軸流泵揚程約為所設(shè)計單級泵的1.6倍,高效區(qū)約為普通軸流級泵的2倍,軸功率曲線變得更加平坦,具有良好的調(diào)節(jié)性能。其前、后葉輪的能量特性也發(fā)生了顯著改變。
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH312
【圖文】：

，，更好，更經(jīng)濟地實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計。自誕生以來，Ｉｓｉｇｈｔ就被廣泛應(yīng)用與程設(shè)計等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的手工設(shè)計流程相比，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)為：逡逑進結(jié)果評估效果；逡逑善產(chǎn)品質(zhì)量，提高其可靠性；逡逑少了大量人力和計算時間，有更多時間于結(jié)果分析與評估；逡逑ｔ用戶界面逡逑ｔ具有強大的用戶界面，包含了產(chǎn)品進行計算機輔助設(shè)計中的集成、優(yōu)Ｉｓｉｇｈｔ組織結(jié)構(gòu)如圖２－１所示，從圖中可以看到，Ｉｓｉｇｈｔ主要有三個功定義和方案監(jiān)控，每個部分對應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計中的不同過程，通過這些部實際工程問題分解，按照特定的設(shè)計流程進行集成。同時Ｉｉｓｇｈｔ中每數(shù)據(jù)交換，通過確定求解方法，Ｉｓｉｇｈｔ可以對工程問題進行計算求解。逡逑ｉＳＩＧＨＴ

圖２－４邋Ｔｕｒｂｏｇｒｉｄ的集成逡逑

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本文編號：2742514