葉片是旋轉機械設備的重要零部件,對設備性能的高低起至關重要作用。在水利、民用、國防等領域有廣泛的使用范圍。隨著工業(yè)的進步及《中國制造2025》的提出,葉片設計與制造將迎接更高的要求,設計性能更加優(yōu)越、能源利用效率更高的葉片是必然要求。為此,本文對葉片平面形狀及空間面型進行優(yōu)化設計研究,并研究了葉片表面質量對設備性能的影響。本文以計算流體力學為基礎,運用CFD數(shù)值模擬技術,結合離心泵外部特性初始試驗,對ET3型車用離心冷卻泵葉片進行優(yōu)化設計。優(yōu)化工作開展前進行離心泵性能測量試驗,獲得數(shù)值模擬的對比數(shù)據(jù)。建立數(shù)值模型,分別從網(wǎng)格無關性、動靜邊界位置、流場定常與非定常計算等幾個方面進行研究,對比測量試驗數(shù)據(jù),確保計算模型的準確性。開展了對離心泵葉片平面形狀的優(yōu)化研究工作。為提升優(yōu)化系統(tǒng)的自動化程度及優(yōu)化效率,將網(wǎng)格變形技術引入到優(yōu)化平臺中。設計了基于試驗設計方法、近似模型構建、智能優(yōu)化算法、網(wǎng)格變形技術的優(yōu)化系統(tǒng)。選取BBD試驗設計方法進行樣本點獲取;利用改進響應面方法構建樣本點與響應之間的近似模型,并利用樣本點信息對近似模型的類型進行評估,選取擬合效果最優(yōu)的二次型擬合函數(shù);利用不同類型的測...

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 離心泵流場研究
        1.2.1 離心泵內部流動理論與試驗研究
        1.2.2 離心泵流場數(shù)值模擬分析
    1.3 葉片優(yōu)化研究
        1.3.1 基于CFD參數(shù)化全局優(yōu)化設計方法
        1.3.2 基于伴隨方法的優(yōu)化研究
    1.4 葉片表面粗糙度對離心泵性能的影響研究
    1.5 本文研究內容
第2章 離心泵水利性能數(shù)值分析及試驗
    2.1 離心泵性能測試試驗
        2.1.1 試驗方法及設備
        2.1.2 試驗方案及結果
    2.2 數(shù)值模型選擇及網(wǎng)格無關性檢查
        2.2.1 湍流模型選擇
        2.2.2 邊界條件設置
        2.2.3 網(wǎng)格劃分及其無關性檢查
    2.3 滑移界面位置對離心泵數(shù)值計算的影響
    2.4 流場定常與非定常計算分析
    2.5 本章小結
第3章 基于改進響應面方法對離心泵葉片平面形狀優(yōu)化設計
    3.1 平面葉片形狀優(yōu)化設計方案
        3.1.1 優(yōu)化方案制訂
        3.1.2 網(wǎng)格變形技術及結構變化
        3.1.3 葉形參數(shù)對離心泵性能的影響及優(yōu)化對象選擇
    3.2 平面葉片形狀優(yōu)化技術及實現(xiàn)
        3.2.1 BBD試驗設計方法及使用
        3.2.2 基于改進響應面方法的模型建立與評估
    3.3 考慮葉片平面形狀對離心泵性能影響的優(yōu)化設計
        3.3.1 目標函數(shù)及優(yōu)化算法評估
        3.3.2 葉片優(yōu)化設計平臺
        3.3.3 優(yōu)化結果分析
    3.4 本章小結
第4章 基于伴隨方法的葉片面型優(yōu)化設計
    4.1 葉片面型優(yōu)化設計方案及優(yōu)化算法
        4.1.1 葉片面型優(yōu)化設計方案
        4.1.2 伴隨方法基本原理
    4.2 優(yōu)化關鍵技術實現(xiàn)
        4.2.1 尋優(yōu)算法及其評估
        4.2.2 優(yōu)化目標函數(shù)
        4.2.3 敏感度可視化分析
    4.3 葉片面型優(yōu)化及分析
        4.3.1 優(yōu)化平臺與優(yōu)化過程
        4.3.2 優(yōu)化結果分析
    4.4 本章小結
第5章 葉片表面粗糙度對離心泵性能影響的數(shù)值分析
    5.1 葉片表面粗糙度成因
        5.1.1 表面加工粗糙度
        5.1.2 離心泵空蝕機理及對葉片表面粗糙度影響
    5.2 葉片表面粗糙度對離心泵性能影響的數(shù)值模型
        5.2.1 湍流模型選擇及近壁面處理
        5.2.2 粗糙度影響計算模型
        5.2.3 粗糙度參數(shù)設定
    5.3 葉片表面粗糙度對離心泵性能的影響分析
        5.3.1 葉片表面整體粗糙度對離心泵性能的影響
        5.3.2 承壓面與背壓面表面粗糙度對離心泵性能的影響
        5.3.3 承壓面不同區(qū)域表面粗糙度對離心泵性能的影響
    5.4 本章小結
第6章 結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3801186