離心泵是一種應(yīng)用越來越廣泛的通用流體機(jī)械,同時也是一個耗能巨大的設(shè)備。當(dāng)前國內(nèi)離心泵效率普遍偏低,有很大的改進(jìn)空間,以此展開了離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究。但目前多數(shù)離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法都存在模型復(fù)雜且計(jì)算量大的問題。因此深入研究離心泵內(nèi)部流動規(guī)律,發(fā)展快速、便捷的離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有重大意義。本文主要是研究了一種用于離心泵流道拓?fù)鋬?yōu)化的伴隨靈敏度方法。首先在管道流體拓?fù)鋬?yōu)化的基礎(chǔ)上,通過結(jié)合多重參考坐標(biāo)系（Multiple Reference Frames,MRF）將其拓展到旋轉(zhuǎn)機(jī)械的流道拓?fù)鋬?yōu)化當(dāng)中。在該流體拓?fù)鋬?yōu)化方法中,采用多孔介質(zhì)描述設(shè)計(jì)域,流體的運(yùn)動采用含有達(dá)西定律的N-S方程描述,離心泵的葉片和流道被劃分到了同一個計(jì)算域,并通過網(wǎng)格將計(jì)算域離散化。每個單元引入一個連續(xù)的材料密度作為設(shè)計(jì)變量,材料密度為0和1,分別表示固體區(qū)域和流體區(qū)域。推導(dǎo)了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下含有達(dá)西定律的N-S方程,編寫求解器對離心泵的多孔介質(zhì)模型進(jìn)行了流動分析求解,并對其在不同滲透系數(shù)下的求解精度進(jìn)行了對比分析。針對離心泵流道拓?fù)鋬?yōu)化中的靈敏度求解,導(dǎo)出了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下含有達(dá)西定律的N-S方程對應(yīng)的一般性伴隨方程... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法綜述
    1.3 流體拓?fù)鋬?yōu)化方法的發(fā)展
    1.4 靈敏度分析的伴隨方法
    1.5 本文研究內(nèi)容
2 開源軟件OpenFOAM基本原理及使用
    2.1 OpenFOAM簡介
    2.2 控制方程及邊界條件
        2.2.1 穩(wěn)態(tài)不可壓縮流體N-S方程
        2.2.2 k-ωSST湍流模型
    2.3 SIMPLE算法原理
    2.4 OpenFOAM下的離心泵求解
    2.5 本章小結(jié)
3 離心泵多孔介質(zhì)模型的研究
    3.1 多孔介質(zhì)模型的原理
    3.2 多孔介質(zhì)模型在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的應(yīng)用
    3.3 離心泵多孔介質(zhì)模型前處理及計(jì)算設(shè)置
        3.3.1 計(jì)算模型及網(wǎng)格
        3.3.2 非均勻場處理方法
        3.3.3 邊界條件及計(jì)算設(shè)置
    3.4 離心泵多孔介質(zhì)模型的計(jì)算
        3.4.1 多孔介質(zhì)模型求解結(jié)果的可靠性
        3.4.2 不同α值下的結(jié)果精度對比
    3.5 本章小結(jié)
4 伴隨方法靈敏度分析
    4.1 靈敏度分析表達(dá)式的構(gòu)建
    4.2 伴隨方程的推導(dǎo)
    4.3 伴隨邊界條件的推導(dǎo)
    4.4 伴隨靈敏度驗(yàn)證
        4.4.1 具體目標(biāo)函數(shù)及插值格式下的伴隨方程
        4.4.2 伴隨靈敏度驗(yàn)證算例
        4.4.3 伴隨靈敏度驗(yàn)證結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
5 離心泵流道拓?fù)鋬?yōu)化模型
    5.1 目標(biāo)函數(shù)的選取
    5.2 設(shè)計(jì)變量說明
    5.3 約束條件
    5.4 優(yōu)化模型及流程
        5.4.1 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型
        5.4.2 優(yōu)化方法
        5.4.3 優(yōu)化流程
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于NSGA-Ⅱ遺傳算法高比轉(zhuǎn)速混流泵多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 王春林,葉劍,曾成,夏勇,羅波.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(18)
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碩士論文
[1]基于格子—波爾茲曼法的流體拓?fù)鋬?yōu)化[D]. 劉耕.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[2]基于伴隨方法的離心泵葉輪優(yōu)化研究[D]. 郭苗.蘭州理工大學(xué) 2014



本文編號：3373246