發(fā)布時間：2022-08-13 10:28

　　本文的研究是在國家重點研發(fā)計劃（2016YFB0200901）的資助下開展的。從傳統(tǒng)設(shè)計角度出發(fā)協(xié)同提升離心泵水力和聲學(xué)性能較為困難,而運用仿生原理提取自然界中的特殊生物原型特征進行減阻降噪,是解決該問題的較優(yōu)方案。仿生結(jié)構(gòu)的尺寸相對較小,采用直接數(shù)值模擬、分離渦模擬或大渦模擬等高精度數(shù)值計算方法研究其作用機理往往需要數(shù)億甚至數(shù)十億單元的大規(guī)模的網(wǎng)格,雖然我國快速發(fā)展的高性能超級計算機為此提供了足夠的硬件支撐,但是與之配套的通用離心泵大規(guī)模網(wǎng)格劃分軟件相對較為匱乏。因此,研究面向分布式超級計算機的大規(guī)模并行網(wǎng)格生成算法,對于實現(xiàn)仿生離心泵的高精度數(shù)值模擬,建立關(guān)鍵流動參數(shù)與減阻降噪之間的聯(lián)系具有重要的意義。本文采用理論機理分析、高精度數(shù)值模擬與試驗測試相結(jié)合的方法,圍繞并行網(wǎng)格生成、仿生葉片離心泵內(nèi)部流場和聲場特性以及離心泵多目標協(xié)同優(yōu)化等進行了深入地研究,旨在提出一種大規(guī)模并行網(wǎng)格生成算法,掌握離心泵仿生葉片減阻降噪機理,實現(xiàn)離心泵水力性能和聲學(xué)性能的協(xié)同提升。主要的工作和研究成果如下:1.闡述了并行網(wǎng)格生成的基本概念和基本思路,概述了運用仿生思路進行減阻降噪應(yīng)用和分析的研究現(xiàn)狀,歸... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 并行網(wǎng)格生成算法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 仿生表面減阻降噪研究現(xiàn)狀
        1.2.3 離心泵多目標優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 大規(guī)模并行網(wǎng)格生成算法研究
    2.1 并行網(wǎng)格生成技術(shù)研究
        2.1.1 并行網(wǎng)格生成基本框架
        2.1.2 網(wǎng)格區(qū)域分解及交界面網(wǎng)格生成算法
        2.1.3 基于約束Delaunay的并行體網(wǎng)格生成
        2.1.4 基于“天河二號”超算平臺的并行網(wǎng)格生成試驗測試
    2.2 離心泵內(nèi)部流動PIV測試
        2.2.1 試驗裝置
        2.2.2 PIV試驗離心泵模型
        2.2.3 PIV試驗方案
        2.2.4 試驗結(jié)果分析
    2.3 離心泵高精度數(shù)值模擬
        2.3.1 數(shù)值計算方法
        2.3.2 網(wǎng)格選取
        2.3.3 與PIV試驗結(jié)果對比分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 離心泵仿生葉片減阻降噪特性及其機理分析
    3.1 仿生生物原型及非光滑表面提取
        3.1.1 計算模型
        3.1.2 仿生生物原型及非光滑結(jié)構(gòu)的提取
    3.2 試驗測試系統(tǒng)
        3.2.1 試驗系統(tǒng)裝置
        3.2.2 外特性測試系統(tǒng)
        3.2.3 內(nèi)場噪聲測試系統(tǒng)
        3.2.4 試驗用葉輪
        3.2.5 試驗步驟
        3.2.6 試驗結(jié)果
    3.3 數(shù)值模擬方法標定
        3.3.1 內(nèi)部流場計算方法可靠性標定
        3.3.2 內(nèi)場噪聲計算方法可靠性標定
    3.4 仿生結(jié)構(gòu)對離心泵水力性能的影響
        3.4.1 離心泵葉輪內(nèi)流動減阻評定標準
        3.4.2 仿生葉片離心泵的減阻率及效率變化情況分析
        3.4.3 仿生葉片壁面剪切力分析
    3.5 仿生葉片對流場狀態(tài)的影響與分析
        3.5.1 對葉輪流道內(nèi)流體速度分布的影響
        3.5.2 凹坑“反向渦”減阻機理分析
        3.5.3 對葉輪流動區(qū)域內(nèi)渦結(jié)構(gòu)分布的影響
    3.6 仿生葉片對內(nèi)聲場的影響與分析
        3.6.1 基于Proudman的泵內(nèi)近場噪聲分析
        3.6.2 基于聲類比方程的泵內(nèi)遠場噪聲分析
    3.7 聲學(xué)性能與減阻率、效率之間的聯(lián)系
    3.8 本章小結(jié)
第四章 仿生葉片離心泵效率、噪聲協(xié)同優(yōu)化方法
    4.1 基于響應(yīng)面的水力效率與噪聲多目標優(yōu)化
        4.1.1 響應(yīng)面實驗設(shè)計
        4.1.2 影響效率的參數(shù)間交互作用
        4.1.3 影響噪聲的參數(shù)間交互作用
    4.2 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果
    4.3 離心泵仿生優(yōu)化模型試驗研究
        4.3.1 水力性能試驗結(jié)果分析
        4.3.2 離心泵內(nèi)場噪聲試驗結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 研究總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
    一、發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    二、專利及軟件著作權(quán)申請
    三、參與科研項目



本文編號：3676858