本文關(guān)鍵詞：基于遺傳算法的離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)及其性能分析

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【摘要】：離心泵廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、化工、礦山和國防等多個(gè)領(lǐng)域，直接影響了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但現(xiàn)存的離心泵存在著效率低、汽蝕性能差、穩(wěn)定性差以及易發(fā)生過載等問題。針對這些問題，本文提出了離心泵全面性能優(yōu)化的方法，建立了數(shù)學(xué)模型，，利用遺傳算法求得全局最優(yōu)解，并進(jìn)行了三維造型和數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容為： 1、通過分析離心泵幾何參數(shù)對各項(xiàng)性能影響，建立了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及相應(yīng)的約束條件，并結(jié)合超傳遞近似法給定了各分目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，統(tǒng)一了目標(biāo)函數(shù)。利用遺傳算法對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，得到了離心泵幾何參數(shù)的最佳組合。 2、在確定幾何參數(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地分析了葉輪葉片形狀對離心泵性能的影響。提出并實(shí)現(xiàn)了B樣條曲線對葉輪葉片展開流線的繪制，克服了Bezier曲線的缺點(diǎn)，使得控制更加方便簡單，且不影響曲線的全局特性。 3、在葉輪葉片形狀確定的基礎(chǔ)上利用PRO/E對離心泵優(yōu)化前后的三維水力模型進(jìn)行了造型，并利用GAMBIT軟件對其進(jìn)行了合理的網(wǎng)格劃分，確定了模型的邊界。 4、利用FlUENT流體分析軟件對離心泵內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬，采用了RNGk-ε湍流模型，獲得了離心泵不同模型下的流場分布。 5、分析了利用B樣條曲線確定葉片法得到的離心泵模型的內(nèi)部流場，其內(nèi)部流體流動與原模型相比均勻穩(wěn)定，驗(yàn)證了B樣條曲線的優(yōu)越性。 6、對離心泵優(yōu)化前后內(nèi)部流場進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的離心泵葉輪流道入口處負(fù)壓值小，離心泵抗氣蝕性能有所增強(qiáng)；速度分布均勻，減少了渦流現(xiàn)象，水力損失減小，提高了效率和穩(wěn)定性；消除了過載現(xiàn)象，從而驗(yàn)證了該優(yōu)化方法的優(yōu)化效果。
【關(guān)鍵詞】：離心泵 遺傳算法 優(yōu)化設(shè)計(jì) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 離心泵研究的進(jìn)展10-11
• 1.2.2 離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)展11-13
• 1.2.3 CFD 在離心泵內(nèi)部流動分析中的應(yīng)用13-15
• 1.3 本文研究的內(nèi)容15-16
• 第2章 離心泵優(yōu)化數(shù)學(xué)模型16-31
• 2.1 離心泵基本控制方程17-19
• 2.2 離心泵效率分目標(biāo)函數(shù)19-23
• 2.2.1 機(jī)械效率20-21
• 2.2.2 容積效率21-22
• 2.2.3 水力效率22-23
• 2.3 離心泵汽蝕余量分目標(biāo)函數(shù)23-25
• 2.4 離心泵揚(yáng)程曲線駝峰25-27
• 2.4.1 影響離心泵揚(yáng)程曲線駝峰的因素26-27
• 2.4.2 消除曲線駝峰的方法27
• 2.5 離心泵無過載水力設(shè)計(jì)27-29
• 2.6 目標(biāo)函數(shù)處理29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第3章 離心泵水力模型優(yōu)化算法及算例31-39
• 3.1 遺傳算法的基本理論及應(yīng)用31-34
• 3.2 離心泵葉輪幾何參數(shù)優(yōu)化算例34-35
• 3.2.1 IB65-40-200 離心泵源參數(shù)確定34
• 3.2.2 分目標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定34-35
• 3.2.3 分目標(biāo)函數(shù)的合理值和變量約束的確定35
• 3.3 優(yōu)化計(jì)算及結(jié)果分析35-38
• 3.3.1 遺傳算法優(yōu)化程序代碼35-37
• 3.3.2 優(yōu)化結(jié)果及分析37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 離心泵三維模型建立及網(wǎng)格的劃分39-49
• 4.1 B 樣條曲線確定葉輪葉片流線法39-44
• 4.1.1 葉輪葉片流線對離心泵的影響39
• 4.1.2 B 樣條曲線與葉片流線繪制方法39-44
• 4.2 葉輪流道三維模型建立44-45
• 4.3 蝸殼流道三維模型建立45-46
• 4.4 GAMBIT 網(wǎng)格劃分46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-49
• 第5章 離心泵流場數(shù)值模擬及優(yōu)化前后性能對比49-65
• 5.1 離心泵內(nèi)部流動分析及 CFD 求解過程49-50
• 5.2 基本控制方程50-52
• 5.2.1 質(zhì)量守恒方程50
• 5.2.2 動量守恒方程50-51
• 5.2.3 能量守恒方程51
• 5.2.4 葉輪內(nèi)部流動的控制方程51-52
• 5.3 確定合適的湍流模型52
• 5.4 確定合適的邊界條件52-54
• 5.4.1 進(jìn)口邊界條件52-53
• 5.4.2 出口邊界條件53-54
• 5.4.3 固體壁面邊界條件54
• 5.5 離心泵優(yōu)化前后性能對比54-63
• 5.5.1 B 樣條曲線法建立的模型與原模型對比55-58
• 5.5.2 考慮過載優(yōu)化后與原模型對比58-63
• 5.5.3 離心泵過載情況對比63
• 5.6 本章小結(jié)63-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71
• 攻讀學(xué)位期間所取得的成果及參與的項(xiàng)目71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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6 郭鵬程,羅興

本文編號：528519