蝸殼式混流泵憑借其高效可靠、應(yīng)用范圍廣、且使用維修方便的特點(diǎn),其廣泛用于農(nóng)田排灌及工業(yè)用水等工程中。為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策的號(hào)召,蝸殼式混流泵多目標(biāo)優(yōu)化的領(lǐng)域具有十分廣闊的前景。本文的研究對(duì)象為一臺(tái)比轉(zhuǎn)速為433的蝸殼式混流泵,以提升設(shè)計(jì)工況水力效率和揚(yáng)程為優(yōu)化目標(biāo),利用ISIGHT平臺(tái)結(jié)合NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法,對(duì)混流泵葉輪和蝸殼的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,并對(duì)優(yōu)化前后蝸殼式混流泵的空化性能進(jìn)行對(duì)比分析。本文研究的主要內(nèi)容及成果如下:(1)采用UG軟件分別對(duì)蝸殼式混流泵的蝸殼和葉輪進(jìn)行三維建模,并利用ANSYS軟件對(duì)該混流泵進(jìn)行多工況的定常數(shù)值模擬計(jì)算。內(nèi)流場(chǎng)模擬結(jié)果顯示:葉輪進(jìn)口處存在大面積低壓區(qū)域,且靠近隔舌處有明顯的漩渦、回流現(xiàn)象,降低了混流泵的水力性能。(2)在ISIGHT優(yōu)化平臺(tái)中集成UG、ICEM CFD和ANSYS CFX軟件,建立起葉輪蝸殼參數(shù)化建模、網(wǎng)格劃分、流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算對(duì)比的自動(dòng)優(yōu)化體系。選取混流泵葉輪和蝸殼的設(shè)計(jì)參數(shù)為優(yōu)化變量,以提升設(shè)計(jì)工況下水力效率和揚(yáng)程為目標(biāo),并設(shè)置抗汽蝕性能和葉輪蝸殼的匹配性為約束條件,對(duì)模型泵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,并通過(guò)CFD技術(shù)對(duì)比優(yōu)...

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 混流泵的研究進(jìn)展
        1.2.2 遺傳算法在流體機(jī)械中的應(yīng)用
        1.2.3 混流泵的空化研究
    1.3 本文主要的研究?jī)?nèi)容
第二章 CFD基礎(chǔ)和數(shù)值模擬平臺(tái)
    2.1 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
        2.1.1 計(jì)算流體力學(xué)概述
        2.1.2 控制方程
        2.1.3 湍流模型
    2.2 ISIGHT優(yōu)化平臺(tái)及優(yōu)化算法概述
        2.2.1 ISIGHT軟件介紹
        2.2.2 ISIGHT優(yōu)化算法概述
    2.3 空化模擬基礎(chǔ)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 模型泵內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析
    3.1 模型泵建立及網(wǎng)格劃分
        3.1.1 蝸殼式混流泵三維建模
        3.1.2 網(wǎng)格劃分
        3.1.3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢查
    3.2 ANSYS CFX模擬分析設(shè)置
        3.2.1 邊界條件及交界面設(shè)置
        3.2.2 模擬計(jì)算收斂標(biāo)準(zhǔn)
        3.2.3 湍流模型的選定
        3.2.4 外特性驗(yàn)證
    3.3 模型泵內(nèi)流場(chǎng)分析
        3.3.1 模型泵靜壓分布
        3.3.2 模型泵速度矢量分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 混流泵多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 模型泵優(yōu)化變量的選定
    4.2 優(yōu)化數(shù)值模型
        4.2.1 目標(biāo)函數(shù)
        4.2.2 設(shè)計(jì)變量
        4.2.3 約束函數(shù)
    4.3 基于ISIGHT的優(yōu)化求解流程
        4.3.1 多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)算流程控制
        4.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化算法的選擇
        4.3.3 多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的運(yùn)行
    4.4 優(yōu)化結(jié)果分析
        4.4.1 優(yōu)化前后混流泵參數(shù)對(duì)比
        4.4.2 混流泵優(yōu)化前后外特性分析
        4.4.3 優(yōu)化前后混流泵內(nèi)流場(chǎng)分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 空化數(shù)值模擬
    5.1 空化計(jì)算方法
        5.1.1 混合物均相流控制方程
        5.1.2 空泡動(dòng)力學(xué)方程
        5.1.3 空化模擬計(jì)算設(shè)置
    5.2 空化性能模擬結(jié)果分析
        5.2.1 優(yōu)化前后空化性能曲線對(duì)比
        5.2.2 多工況下臨界汽蝕余量分析
    5.3 空泡體積分?jǐn)?shù)分布
        5.3.1 設(shè)計(jì)工況下空泡體積分?jǐn)?shù)分布規(guī)律
        5.3.2 偏工況下空泡體積分?jǐn)?shù)分布規(guī)律
        5.3.3 多工況下前蓋板空泡體積分?jǐn)?shù)分布規(guī)律
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3831953