發(fā)布時(shí)間：2017-11-02 14:13

  本文關(guān)鍵詞：ZA80-50-160離心泵性能預(yù)測(cè)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究

  更多相關(guān)文章： 離心泵 數(shù)值模擬 優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化函數(shù)

【摘要】：離心泵作為流體機(jī)械,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)得到了廣泛應(yīng)用。近幾年,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展,CAD技術(shù)在離心泵設(shè)計(jì)方面得到了廣泛應(yīng)用,CFD數(shù)值模擬技術(shù)能夠很好地模擬離心泵內(nèi)部流動(dòng)并預(yù)測(cè)離心泵的性能。為了在產(chǎn)品研發(fā)上盡量減少研發(fā)成本,縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期,就需要將CAD技術(shù)、CFD數(shù)值模擬技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有機(jī)結(jié)合起來(lái),快速得到離心泵的三維模型,預(yù)測(cè)離心泵性能并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文的主要工作和成果如下： (1)綜述了國(guó)內(nèi)外離心泵性能預(yù)測(cè)方法現(xiàn)狀、CFD數(shù)值模擬技術(shù)和離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法發(fā)展現(xiàn)狀。 (2)利用Pro/E準(zhǔn)確構(gòu)建了離心泵水力模型,并利用Gambit劃分該模型的網(wǎng)格,在軟件Fluent中進(jìn)行了定常數(shù)值模擬。 (3)在比較分析現(xiàn)今應(yīng)用較為普遍的幾種離心泵圓盤(pán)摩擦損失和容積損失計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,選擇了一種方法對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行后處理,并得到了離心泵在七個(gè)典型工況下的性能參數(shù)。與泵的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：定常數(shù)值模擬在設(shè)計(jì)工況下預(yù)測(cè)精度較高,揚(yáng)程誤差為1.58%,軸功率誤差為3.17%,效率誤差為1.63%。 (4)深入分析了葉輪、渦殼的靜壓、動(dòng)壓、總壓、湍動(dòng)能和速度矢量云圖。 (5)在分析泵性能的基礎(chǔ)上,提出了兩個(gè)優(yōu)化方案,以提高效率為目標(biāo)對(duì)泵進(jìn)行了優(yōu)化。在第一種優(yōu)化方案中,建立了葉輪外徑D2與葉片出口安放角β2、葉片數(shù)Z、葉輪出口寬度b2的優(yōu)化函數(shù),得出了優(yōu)化后葉輪的尺寸參數(shù)。在第二種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中,應(yīng)用泵專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件CFturbo,重新設(shè)計(jì)了泵的葉片,得出優(yōu)化后的離心泵葉輪模型。根據(jù)兩個(gè)方案優(yōu)化后的結(jié)果,重新進(jìn)行了離心泵定常多相位數(shù)值模擬,將所得的模擬數(shù)據(jù)與優(yōu)化前的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：方案一中,優(yōu)化后揚(yáng)程下降了0.59m,軸功率下降了0.15kW,效率提高了0.38%；方案二中,優(yōu)化后揚(yáng)程下降了1.05m,軸功率下降了0.37kW,效率提高了1.89%。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 數(shù)值模擬 優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 選題的背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 離心泵性能預(yù)測(cè)的基本理論和方法12-13
• 1.2.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.2.3 離心泵數(shù)值模擬國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 目前存在和待解決的問(wèn)題16-17
• 1.3.1 水力模型的建立16-17
• 1.3.2 湍流模型的選擇17
• 1.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果的修正17
• 1.3.4 離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的選擇17
• 1.4 課題項(xiàng)目背景17-18
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 離心泵水力模型的建立和模擬前處理19-29
• 2.1 葉輪的實(shí)體建模19-21
• 2.2 渦殼的實(shí)體建模21
• 2.3 水力模型的網(wǎng)格劃分21-25
• 2.3.1 網(wǎng)格生成技術(shù)22
• 2.3.2 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格22
• 2.3.3 分塊網(wǎng)格22-23
• 2.3.4 葉輪的網(wǎng)格劃分23
• 2.3.5 渦殼的網(wǎng)格劃分23-24
• 2.3.6 網(wǎng)格數(shù)量的選擇24-25
• 2.4 離心泵模型邊界設(shè)置25
• 2.5 FLUENT中的邊界條件設(shè)置25-28
• 2.5.1 動(dòng)靜區(qū)域的耦合模型25
• 2.5.2 湍流模型的選取25-27
• 2.5.3 數(shù)值模擬的收斂判定27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 離心泵性能預(yù)測(cè)29-45
• 3.1 數(shù)值模擬結(jié)果計(jì)算29-34
• 3.1.1 機(jī)械損失29-31
• 3.1.2 容積損失及容積效率31-33
• 3.1.3 離心泵性能預(yù)測(cè)的計(jì)算33-34
• 3.2 離心泵試驗(yàn)性能檢測(cè)34-39
• 3.2.1 試驗(yàn)裝置34-35
• 3.2.2 壓力的測(cè)量35
• 3.2.3 扭矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量35-36
• 3.2.4 流量的測(cè)量36
• 3.2.5 揚(yáng)程的測(cè)量36-37
• 3.2.6 功率的測(cè)量37
• 3.2.7 離心泵試驗(yàn)性能曲線37-39
• 3.3 離心泵定常多相位數(shù)值模擬39-44
• 3.3.1 揚(yáng)程對(duì)比分析39-40
• 3.3.2 軸功率對(duì)比分析40-42
• 3.3.3 性能曲線對(duì)比分析42-44
• 3.4 本章總結(jié)44-45
• 第4章 離心泵內(nèi)流場(chǎng)分析45-55
• 4.1 離心泵葉輪前蓋板內(nèi)流場(chǎng)分析45-50
• 4.2 離心泵葉片流場(chǎng)分析50
• 4.3 離心泵葉輪后蓋板流場(chǎng)分析50-51
• 4.4 離心泵渦殼流場(chǎng)分析51
• 4.5 設(shè)計(jì)工況下中間截面流場(chǎng)分析51-54
• 4.6 本章總結(jié)54-55
• 第5章 離心泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)55-73
• 5.1 葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的前處理55-58
• 5.1.1 優(yōu)化方案的分析55-56
• 5.1.2 優(yōu)化方案的確定56-58
• 5.2 優(yōu)化方案一58-66
• 5.2.1 優(yōu)化過(guò)程58-61
• 5.2.2 多變量約束優(yōu)化61-63
• 5.2.3 優(yōu)化前后性能參數(shù)對(duì)比63-64
• 5.2.4 優(yōu)化后流場(chǎng)分析64-66
• 5.3 優(yōu)化方案二66-71
• 5.3.1 優(yōu)化過(guò)程66-69
• 5.3.2 優(yōu)化前后性能參數(shù)對(duì)比69-70
• 5.3.3 優(yōu)化后流場(chǎng)分析70-71
• 5.4 本章總結(jié)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 附錄A75-77
• 附錄B77-79
• 參考文獻(xiàn)79-81
• 致謝81-83
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 葛宰林;呂斌;于馨;;基于速度系數(shù)法的離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

2 任靜,吳玉林,楊建明,張偉,曹樹(shù)良;水力機(jī)械轉(zhuǎn)輪內(nèi)的CFD分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2000年03期

3 席光,盧金鈴,祁大同;混流泵三元葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2004年06期

4 武鵬;王樂(lè)勤;吳大轉(zhuǎn);黃列群;薛存球;;基于內(nèi)流分析的低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J];化工機(jī)械;2009年04期

5 高光良;;某低比轉(zhuǎn)速直葉片離心泵三維流動(dòng)數(shù)值分析[J];航空工程進(jìn)展;2010年04期

6 姚一富;江親瑜;何榮國(guó);徐萬(wàn)平;;基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離心泵的性能預(yù)測(cè)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2008年10期

7 劉波;梅運(yùn)煥;靳軍;萬(wàn)東;;基于NURBS的葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2006年07期

8 陳洪海,袁壽其;低比速離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J];流體機(jī)械;2001年08期

9 黃思;吳玉林;;離心泵內(nèi)三維流場(chǎng)非對(duì)稱(chēng)性及泵受力的數(shù)值分析[J];流體機(jī)械;2006年02期

10 徐偉幸;袁壽其;;低比速離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)展[J];流體機(jī)械;2006年02期

，

本文編號(hào)：1131887