本文關(guān)鍵詞：噴嘴結(jié)構(gòu)對高壓水射流影響及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)　出處：《國防科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2016年03期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：噴嘴是產(chǎn)生高壓水射流的關(guān)鍵部件,其結(jié)構(gòu)形式對射流動力學(xué)性能有很大影響。以圓柱形噴嘴為對象,進(jìn)行噴嘴結(jié)構(gòu)對高壓水射流的影響分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用兩相流計(jì)算流體力學(xué)模型進(jìn)行噴嘴內(nèi)外的射流流場分析。為節(jié)省計(jì)算資源,在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)引入Kriging代理模型替代計(jì)算流體力學(xué)模型。分別采用改進(jìn)的非劣分類遺傳算法和基于分解的多目標(biāo)進(jìn)化算法進(jìn)行單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究結(jié)果表明:直線型噴嘴總體性能較優(yōu),凹型噴嘴的次之,凸型噴嘴性能最差。以直線型噴嘴為設(shè)計(jì)對象,以射流初始段長度和流量為目標(biāo),得到了單目標(biāo)和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。單目標(biāo)優(yōu)化時(shí),兩個(gè)指標(biāo)較基準(zhǔn)外形分別提高14.71%和27.56%。多目標(biāo)優(yōu)化時(shí),優(yōu)化得到的半錐角處于[15.4°,89.8°]區(qū)間內(nèi)。運(yùn)用代理模型和進(jìn)化算法的全局優(yōu)化方法在進(jìn)行噴嘴的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)是有效的。
[Abstract]:The nozzle is the key component of the high pressure water jet, and its structure has a great influence on the dynamic performance of the jet. The influence of the nozzle structure on the high pressure water jet and the optimum design of the structure parameters are carried out with the cylindrical nozzle as the object. The flow field inside and outside the nozzle is analyzed by two phase flow calculation fluid mechanics model. In order to save computing resources, the Kriging agent model is introduced to replace the computational fluid dynamics model in the optimization design. The improved non inferiority genetic algorithm and the decomposition based multi objective evolutionary algorithm are used to design the single objective and multi-objective optimization. The results show that the overall performance of the linear nozzle is superior, the concave nozzle is the second, and the convex nozzle has the worst performance. Taking the linear nozzle as the design object and taking the initial length and flow of the jet as the target, the optimal design results of single and multi target are obtained. In single objective optimization, two indexes are increased by 14.71% and 27.56% compared with the baseline profile respectively. When multi-objective optimization is optimized, the optimized half cone angle is in the interval of [15.4, 89.8]. The use of the global optimization method of agent model and evolutionary algorithm is effective in optimizing the design of the nozzle.
【作者單位】： 第二炮兵工程大學(xué)動力工程系;
【基金】：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(E031303) 第二炮兵工程大學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(2015QNJJ034)
【分類號】：TP18;O358
【正文快照】： 由于具有清洗質(zhì)量好、清洗速度快、綠色環(huán)保、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)[1],高壓水射流在固體發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑的清洗和切割中具有很好的應(yīng)用前景[2-3]。噴嘴是產(chǎn)生高壓水射流的關(guān)鍵部件,其結(jié)構(gòu)形式對射流動力學(xué)性能和內(nèi)部流場有很大影響,因此,廣大學(xué)者采用不同的方法對其進(jìn)行研究。劉庭成

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本文編號：1343127