本文關(guān)鍵詞：基于PIV的塑料泵流場模擬和性能優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)值模擬 PIV 正交試驗(yàn) 數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化

【摘要】：塑料離心泵輸送介質(zhì)的范圍比較廣,可以輸送一切流動(dòng)介質(zhì),甚至一些具有腐蝕性的流體介質(zhì)。塑料離心泵具有吸入能力強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、密封性好等優(yōu)點(diǎn)。離心泵作為環(huán)保和污水處理的關(guān)鍵設(shè)備,在市政、水利方面均起到重要作用。塑料制無堵塞泵具有質(zhì)量輕巧、使用壽命較長,并且能夠適應(yīng)復(fù)雜的輸送環(huán)境等特點(diǎn),但是目前塑料離心泵在排污上的應(yīng)用還比較少,故對此方面的研究也不是很多。鑒于此,本文針對塑料無堵塞泵進(jìn)行內(nèi)部流場規(guī)律和性能的探究。本文主要的研究內(nèi)容如下：1、根據(jù)所要設(shè)計(jì)成型的塑料離心泵所要達(dá)到的性能參數(shù),對塑料離心泵進(jìn)行了水力計(jì)算,得到過流部件的各結(jié)構(gòu)參數(shù),依據(jù)此參數(shù),進(jìn)行泵的三維模型建立；2、對塑料離心泵進(jìn)行流場模擬,分析得到流場的流動(dòng)規(guī)律以及汽蝕的發(fā)生部位；3、基于塑料離心泵的流場模擬,分析并選取塑料離心泵結(jié)構(gòu)參數(shù)中的進(jìn)口直徑、出口寬度,出口角及包角作為影響泵性能的因素,設(shè)計(jì)塑料離心泵性能的正交實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得到四個(gè)因素相對單一性能指標(biāo)的權(quán)重程度；4、對塑料離心泵進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,并將各分目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一,確定各分目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系數(shù),給變量添加約束條件,采用遺傳算法進(jìn)塑料離心泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)。5、搭建了一套滿足PIV試驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)臺,根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù),分別在三種不同流量工況下對泵內(nèi)流場流動(dòng)情況進(jìn)行測量,分析流場的流動(dòng)情況,并將實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果作比較。本文創(chuàng)新性地對塑料無堵塞泵進(jìn)行性能研究,通過PIV試驗(yàn)臺的搭建和使用,以及數(shù)值模擬技術(shù)的運(yùn)用,對塑料離心泵內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了探究；選取葉輪的四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù),設(shè)計(jì)并完成了正交試驗(yàn),得到各因素對性能指標(biāo)的影響排序；建立塑料離心泵葉輪優(yōu)化模型,采用遺傳算法對塑料離心泵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 PIV 正交試驗(yàn) 數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 泵流場模擬的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 數(shù)值模擬基本思想13-14
• 1.2.2 離心泵流場模擬的現(xiàn)狀14-15
• 1.3 流場實(shí)驗(yàn)研究的現(xiàn)狀15-16
• 1.4 離心泵優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)18-19
• 1.6 本章小結(jié)19-20
• 第2章 塑料離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 塑料離心泵的效率及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)20-29
• 2.2.1 塑料離心泵效率20-22
• 2.2.2 塑料離心泵結(jié)構(gòu)參數(shù)22-29
• 2.3 塑料離心泵三維建模29-30
• 2.3.1 三維建模軟件介紹29
• 2.3.2 葉輪及蝸殼建模29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 塑料離心泵流場模擬與分析31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 CFD軟件介紹31-32
• 3.3 塑料離心泵流場的數(shù)值計(jì)算32-36
• 3.3.1 模型的導(dǎo)入及相關(guān)設(shè)置32-33
• 3.3.2 模型網(wǎng)格劃分33
• 3.3.3 邊界條件的設(shè)定33-34
• 3.3.4 計(jì)算結(jié)果及分析34-36
• 3.4 塑料離心泵汽蝕分析36-38
• 3.4.1 汽蝕與氣體體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系36
• 3.4.2 模擬結(jié)果36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 流場模擬泵性能的正交實(shí)現(xiàn)39-44
• 4.1 引言39
• 4.2 基于流場分析的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)39-43
• 4.2.1 評價(jià)指標(biāo)及影響因素的選取39-40
• 4.2.2 正交表的選定40
• 4.2.3 編制試驗(yàn)方案40-41
• 4.2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析41-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 第5章 基于流場分析的多目標(biāo)優(yōu)化研究44-59
• 5.1 引言44
• 5.2 塑料離心泵多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型44-53
• 5.2.1 確定多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)變量44-45
• 5.2.2 塑料離心泵效率目標(biāo)函數(shù)45-49
• 5.2.3 離心泵汽蝕余量目標(biāo)函數(shù)49-53
• 5.3 目標(biāo)函數(shù)處理53-54
• 5.4 確定約束條件54-55
• 5.5 遺傳算法優(yōu)化55-57
• 5.5.1 遺傳算法簡介55
• 5.5.2 目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化計(jì)算55-56
• 5.5.3 優(yōu)化結(jié)果56-57
• 5.6 模擬驗(yàn)證57
• 5.7 本章小結(jié)57-59
• 第6章 塑料離心泵葉輪內(nèi)部流動(dòng)PIV測量59-75
• 6.1 PIV測試技術(shù)59-65
• 6.1.1 PIV基本原理59-60
• 6.1.2 PIV系統(tǒng)的組成60-63
• 6.1.3 示蹤粒子的選擇63-65
• 6.2 塑料離心泵流場的PIV測量65-68
• 6.2.1 試驗(yàn)臺及PIV系統(tǒng)65
• 6.2.2 模型泵65-66
• 6.2.3 塑料離心泵內(nèi)部PIV實(shí)驗(yàn)方法66-67
• 6.2.4 測量精度分析67-68
• 6.3 PIV測試結(jié)果68-73
• 6.4 實(shí)驗(yàn)與模擬的比較73-74
• 6.5 本章小結(jié)74-75
• 第7章 結(jié)論與展望75-77
• 7.1 結(jié)論75-76
• 7.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果81-82
• 致謝82

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李斌斌;顧蘊(yùn)松;程克明;;斜出口合成射流組流場特性PIV實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2014年01期

2 姬忠禮,席葆樹,董守平;PIV 技術(shù)測量振蕩射流流場[J];流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測量;1998年03期

3 李念;張X元;徐驚雷;沙江;;自耦合射流對平行主射流的矢量偏轉(zhuǎn)PIV實(shí)驗(yàn)[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2006年04期

4 楊揚(yáng);阮曉東;楊華勇;;基于MATLAB的PIV軟件(MPIV)的開發(fā)與應(yīng)用[J];機(jī)電工程;2005年12期

5 董守平,雙凱;PIV圖像粒子像斑的定位偏差評估的討論[J];流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測量;1997年01期

6 馬楊超;于世美;鄧彥敏;;共軸式雙旋翼懸停誘導(dǎo)速度場的PIV實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2012年01期

7 李永,李小明,吳玉林,TOMOYOSHI OKAMURA,袁輝靖;水泵吸水池的改進(jìn)和PIV試驗(yàn)驗(yàn)證[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2002年01期

8 梁晨,李偉順,孫淑蘭;用PIV法研究燃?xì)廨啓C(jī)冷卻葉片的冷卻空氣流場[J];熱能動(dòng)力工程;2003年01期

9 阿燕,唐澤眉,胡文瑞;利用PIV方法測量半浮區(qū)液橋熱毛細(xì)對流的速度場[J];流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測量;2003年03期

10 魏名山,馬朝臣,李向榮,杜巍;用PIV進(jìn)行靜電旋風(fēng)除塵器流場的測定[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2000年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 代欽;;極近自由表面翼型流場的PIV實(shí)驗(yàn)測量[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（上）[C];2005年

2 弓志強(qiáng);葛敬東;陸亞鈞;;非定常激勵(lì)對環(huán)形葉柵流動(dòng)影響的PIV研究[A];第十屆全國分離流、旋渦和流動(dòng)控制會(huì)議論文集[C];2004年

3 彭小勇;鄧進(jìn)波;謝東;顧煒莉;;大空間建筑火災(zāi)煙氣擴(kuò)散的鹽水實(shí)驗(yàn)與PIV測試[A];全國暖通空調(diào)制冷2004年學(xué)術(shù)文集[C];2004年

4 榮臻;鄧學(xué)鎣;王兵;馬寶峰;馬珊珊;;PIV與壁面壓力聯(lián)合測量技術(shù)在機(jī)翼搖滾研究中的應(yīng)用[A];第十二屆全國實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

5 劉昕暉;王海英;周平;;應(yīng)用PIV系統(tǒng)測量混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒內(nèi)部流體流動(dòng)狀態(tài)方法研究[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（上）[C];2005年

6 阿燕;唐澤眉;胡文瑞;;利用PIV方法測量半浮區(qū)液橋熱毛細(xì)對流的速度場[A];流動(dòng)顯示’2002第五屆全國流動(dòng)顯示學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

7 張燕;樊靖郁;王道增;;淺水中橫射流近區(qū)流動(dòng)特性的PIV實(shí)驗(yàn)研究[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

8 代欽;趙莉莉;;自由表面附近小攻角翼型流場的PIV實(shí)驗(yàn)測量[A];第二十一屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第八屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨兩岸船舶與海洋工程水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2008年

9 王健;;互插式連棟溫室風(fēng)壓通風(fēng)室內(nèi)外流場的PIV試驗(yàn)研究[A];2007年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

10 薛慶雨;張國平;黃振宇;;水筒中翼型尾流PIV測試與湍流特征分析[A];七屆更迭 三十回眸——第七屆船舶力學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)全體會(huì)議論文集[C];2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周君瑜;旋流非接觸式吸盤靜態(tài)特性仿真及PIV實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

2 張賓;旋轉(zhuǎn)圓柱繞流的數(shù)值模擬與PIV實(shí)驗(yàn)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

3 李凱;基于PIV的塑料泵流場模擬和性能優(yōu)化研究[D];安徽工程大學(xué);2016年

4 吳暢毅;PIV在電站鍋爐電除塵器氣流分布模型實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[D];南華大學(xué);2006年

5 王麗;建筑物繞流的PIV實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D];西安建筑科技大學(xué);2005年

6 韓煒;風(fēng)力機(jī)葉尖加小翼周圍流場的PIV試驗(yàn)研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2007年

7 林春峰;超聲速?zèng)_擊射流的PIV實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

8 黃歡明;軸流泵內(nèi)流場的數(shù)值模擬與PIV實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

9 佘文國;柴油機(jī)缸內(nèi)流場PIV測試技術(shù)的應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2005年

10 余俊;類仙人掌圓柱繞流的PIV實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

，

本文編號：564792