葉片是旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的重要零部件,對(duì)設(shè)備性能的高低起至關(guān)重要作用。在水利、民用、國防等領(lǐng)域有廣泛的使用范圍。隨著工業(yè)的進(jìn)步及《中國制造2025》的提出,葉片設(shè)計(jì)與制造將迎接更高的要求,設(shè)計(jì)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(duì)葉片平面形狀及空間面型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,并研究了葉片表面質(zhì)量對(duì)設(shè)備性能的影響。本文以計(jì)算流體力學(xué)為基礎(chǔ),運(yùn)用CFD數(shù)值模擬技術(shù),結(jié)合離心泵外部特性初始試驗(yàn),對(duì)ET3型車用離心冷卻泵葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化工作開展前進(jìn)行離心泵性能測量試驗(yàn),獲得數(shù)值模擬的對(duì)比數(shù)據(jù)。建立數(shù)值模型,分別從網(wǎng)格無關(guān)性、動(dòng)靜邊界位置、流場定常與非定常計(jì)算等幾個(gè)方面進(jìn)行研究,對(duì)比測量試驗(yàn)數(shù)據(jù),確保計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。開展了對(duì)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(dòng)化程度及優(yōu)化效率,將網(wǎng)格變形技術(shù)引入到優(yōu)化平臺(tái)中。設(shè)計(jì)了基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、近似模型構(gòu)建、智能優(yōu)化算法、網(wǎng)格變形技術(shù)的優(yōu)化系統(tǒng)。選取BBD試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行樣本點(diǎn)獲取;利用改進(jìn)響應(yīng)面方法構(gòu)建樣本點(diǎn)與響應(yīng)之間的近似模型,并利用樣本點(diǎn)信息對(duì)近似模型的類型進(jìn)行評(píng)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(xué)位級(jí)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(nèi)部流動(dòng)理論與試驗(yàn)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(shè)計(jì)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(duì)離心泵性能的影響研究
    1.5 本文研究內(nèi)容
第2章 離心泵水利性能數(shù)值分析及試驗(yàn)
    2.1 離心泵性能測試試驗(yàn)
        2.1.1 試驗(yàn)方法及設(shè)備
        2.1.2 試驗(yàn)方案及結(jié)果
    2.2 數(shù)值模型選擇及網(wǎng)格無關(guān)性檢查
        2.2.1 湍流模型選擇
        2.2.2 邊界條件設(shè)置
        2.2.3 網(wǎng)格劃分及其無關(guān)性檢查
    2.3 滑移界面位置對(duì)離心泵數(shù)值計(jì)算的影響
    2.4 流場定常與非定常計(jì)算分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于改進(jìn)響應(yīng)面方法對(duì)離心泵葉片平面形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 平面葉片形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
        3.1.1 優(yōu)化方案制訂
        3.1.2 網(wǎng)格變形技術(shù)及結(jié)構(gòu)變化
        3.1.3 葉形參數(shù)對(duì)離心泵性能的影響及優(yōu)化對(duì)象選擇
    3.2 平面葉片形狀優(yōu)化技術(shù)及實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 BBD試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及使用
        3.2.2 基于改進(jìn)響應(yīng)面方法的模型建立與評(píng)估
    3.3 考慮葉片平面形狀對(duì)離心泵性能影響的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.1 目標(biāo)函數(shù)及優(yōu)化算法評(píng)估
        3.3.2 葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)
        3.3.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于伴隨方法的葉片面型優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 葉片面型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及優(yōu)化算法
        4.1.1 葉片面型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
        4.1.2 伴隨方法基本原理
    4.2 優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 尋優(yōu)算法及其評(píng)估
        4.2.2 優(yōu)化目標(biāo)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(tái)與優(yōu)化過程
        4.3.2 優(yōu)化結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 葉片表面粗糙度對(duì)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(jī)理及對(duì)葉片表面粗糙度影響
    5.2 葉片表面粗糙度對(duì)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(jì)算模型
        5.2.3 粗糙度參數(shù)設(shè)定
    5.3 葉片表面粗糙度對(duì)離心泵性能的影響分析
        5.3.1 葉片表面整體粗糙度對(duì)離心泵性能的影響
        5.3.2 承壓面與背壓面表面粗糙度對(duì)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(duì)離心泵性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號(hào)：3801186