本文關(guān)鍵詞：軸流式水輪機(jī)葉片翼型參數(shù)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 軸流式水輪機(jī) 參數(shù)化 Bezier曲線 葉片翼型 相似度

【摘要】：我國(guó)水力資源可開(kāi)發(fā)量大,但我國(guó)水能開(kāi)發(fā)的利用率與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。在國(guó)家政策的大力支持下,我國(guó)水電在近年來(lái)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。其中,軸流式水輪機(jī)占據(jù)很大的比例,而傳統(tǒng)軸流式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)方法在與現(xiàn)代水力設(shè)計(jì)理論及CFD計(jì)算優(yōu)化相結(jié)合的過(guò)程中,仍然需要開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)多個(gè)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,必然耗費(fèi)了大量的時(shí)間與金錢(qián)。而參數(shù)化設(shè)計(jì)方法能基于現(xiàn)有模型,更靈活地改變?nèi)~片的輪廓,并便于生成3D葉片,從而進(jìn)行CFD分析,可大大節(jié)約時(shí)間和制造成本,所以,將參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪葉片翼型的幾何造型與優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常必要的。本文提出了一種基于曲線參數(shù)化設(shè)計(jì)的軸流式水輪機(jī)2D翼型及3D葉片的建模方法,主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.系統(tǒng)地分析總結(jié)了現(xiàn)有葉片翼型的規(guī)律,初步提出了一種翼型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。對(duì)現(xiàn)有某軸流式水輪機(jī)葉片的翼型進(jìn)行圓柱截面截取,得到了不同截面各個(gè)翼型的輪廓。根據(jù)翼型骨線特點(diǎn),采用內(nèi)切圓的方法,分析比較各截面翼型的不同參數(shù),最終得到了參數(shù)化過(guò)程中可能需要的翼型特征變量,例如最大厚度和最大厚度所在位置等。根據(jù)常規(guī)翼型氣動(dòng)性能分布規(guī)律,將翼型分割成4段,用分段參數(shù)化的方法進(jìn)行建模。分別應(yīng)用多階多項(xiàng)式對(duì)翼型的4段曲線進(jìn)行擬合,得到各段的多項(xiàng)式階數(shù),綜合Bezier函數(shù)擬合曲線的特點(diǎn),確定參數(shù)化曲線控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置,再通過(guò)Matlab進(jìn)行曲線的建模,最終確定了基于Bezier曲線的4段10點(diǎn)10參數(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型的方法。最后將該方法分別應(yīng)用于典型對(duì)稱(chēng)翼型NACA 0015以及某軸流式水輪機(jī)葉片翼型GOE 430。結(jié)果表明:當(dāng)該方法用于典型的對(duì)稱(chēng)翼型NACA 0015,相似度達(dá)到87.2%,相對(duì)誤差較小;但是,當(dāng)該方法應(yīng)用于某軸流式水輪機(jī)葉片的非對(duì)稱(chēng)翼型GOE 430時(shí),存在較大偏差,與原始翼型相似度僅為69.9%,并且這些偏差對(duì)翼型的總體性能影響較大。2.針對(duì)初步參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的不足,提出了一種優(yōu)化的翼型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。為了提高參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的擬合精度,在初始參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,在翼型尾部上下方各增加一個(gè)控制點(diǎn),以提高擬合精度。并且將優(yōu)化后的方法應(yīng)用于先前存在較大偏差的翼型GOE 430,再應(yīng)用于典型對(duì)稱(chēng)翼型NACA 0015。當(dāng)將該方法應(yīng)用于翼型GOE 430時(shí),參數(shù)化后的翼型與原始翼型在外形幾何上較為接近,相似度提高很多,達(dá)到85%以上,氣動(dòng)性能也得到改善。并且對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型進(jìn)行了CFD計(jì)算和流場(chǎng)分析,分析了翼型上下表面的壓力系數(shù),計(jì)算對(duì)比了不同攻角下參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型與原始翼型的升阻力系數(shù),在零攻角情況下,參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型性能優(yōu)于原始翼型,而在-5°和5°下,參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型與原始翼型的性能相差不大。將優(yōu)化的參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于典型對(duì)稱(chēng)翼型NACA 0015,優(yōu)化設(shè)計(jì)的參數(shù)化設(shè)計(jì)翼型在外形上與原始翼型更為相近,并且與初步參數(shù)化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的翼型相比,外形上更加相似,達(dá)到89.6%,同時(shí),在氣動(dòng)性能方面,模擬升阻力系數(shù)與原型更為接近。3.基于優(yōu)化的翼型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法,提出了一種3D葉片參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。以翼型參數(shù)化為基礎(chǔ),對(duì)葉片的翼型安放角和不同截面的翼型最大厚度與最大隆起進(jìn)行參數(shù)化分析,最終得到軸流式水輪機(jī)葉片的參數(shù)化建模方法。本文以某軸流式水輪機(jī)為例,對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化造型分析,首先分別以不同截面作為標(biāo)準(zhǔn)翼型,建立不同的葉片模型,再通過(guò)CFD計(jì)算確定了以半徑為0.165m標(biāo)準(zhǔn)翼型的葉片與實(shí)際結(jié)果最為接近,然后分析該葉片的流場(chǎng)以及壓力場(chǎng),最終認(rèn)為該參數(shù)化設(shè)計(jì)方法能較好地應(yīng)用于軸流式水輪機(jī)葉片的三維設(shè)計(jì)中。
【關(guān)鍵詞】：軸流式水輪機(jī) 參數(shù)化 Bezier曲線 葉片翼型 相似度
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK730.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11-14
• 1.1.1 我國(guó)水電的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 軸流式水輪機(jī)12-13
• 1.1.3 傳統(tǒng)的軸流式水輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 關(guān)于曲線參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法14-15
• 1.2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于翼型設(shè)計(jì)15-16
• 1.2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于葉片設(shè)計(jì)16
• 1.2.4 參數(shù)化應(yīng)用的具體方法16-18
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 軸流式水輪機(jī) 2D翼型參數(shù)化初步設(shè)計(jì)20-39
• 2.1 對(duì)某軸流式水輪機(jī)葉片翼型截取分析20-23
• 2.2 基于Bezier曲線的翼型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法23-27
• 2.2.1 Bezier曲線23-24
• 2.2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法24-27
• 2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的驗(yàn)證與應(yīng)用27-38
• 2.3.1 典型對(duì)稱(chēng)翼型NACA 001528-32
• 2.3.2 某軸流式水輪機(jī)葉片翼型GOE 43032-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 軸流式水輪機(jī) 2D翼型參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)39-51
• 3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法39-40
• 3.2 優(yōu)化后參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的驗(yàn)證與應(yīng)用40-49
• 3.2.1 某軸流式水輪機(jī)葉片翼型GOE 43040-46
• 3.2.2 典型對(duì)稱(chēng)翼型NACA 001546-49
• 3.3 本章小結(jié)49-51
• 第四章 軸流式水輪機(jī) 3D葉片的參數(shù)化設(shè)計(jì)51-61
• 4.1 翼型安放角的參數(shù)化分析51-52
• 4.2 不同截面最大厚度和隆起分布規(guī)律52-53
• 4.3 參數(shù)化葉片造型53-56
• 4.3.1 各截面翼型的造型53-55
• 4.3.2 各葉片的造型55-56
• 4.4 CFD計(jì)算56-60
• 4.4.1 網(wǎng)格劃分56
• 4.4.2 湍流模型的選擇56
• 4.4.3 邊界條件和收斂性設(shè)置56-58
• 4.4.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢查58
• 4.4.5 模擬結(jié)果分析58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-64
• 5.1 研究總結(jié)61-62
• 5.2 研究展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69-70
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69
• 參加的科研工作69
• 實(shí)習(xí)經(jīng)歷69-70
• 附錄 翼型參數(shù)化設(shè)計(jì)Matlab程序(以NACA 0015翼型初步參數(shù)化設(shè)計(jì)為例)70-73

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1 ;對(duì)話參數(shù)化設(shè)計(jì)[J];城市環(huán)境設(shè)計(jì);2009年10期

2 徐衛(wèi)國(guó);;徐衛(wèi)國(guó):建筑新語(yǔ)言——參數(shù)化設(shè)計(jì)相關(guān)的材料使用[J];城市環(huán)境設(shè)計(jì);2010年07期

3 王振飛;王鹿鳴;;參數(shù)化設(shè)計(jì)的本土化低技策略[J];城市環(huán)境設(shè)計(jì);2011年04期

4 周楊;;解讀“正在進(jìn)行時(shí)”的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)踐[J];山西建筑;2012年11期

5 何宛余;;再思參數(shù)化設(shè)計(jì)——其理論、研究、總結(jié)和實(shí)踐[J];城市建筑;2012年10期

6 王博;;參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)踐[J];建筑技藝;2013年01期

7 李鳴宇;;參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用探索[J];建筑設(shè)計(jì)管理;2013年08期

8 陳定方;;參數(shù)化設(shè)計(jì)[J];工程設(shè)計(jì);1996年01期

9 孟祥旭,徐延寧;參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2002年11期

10 張冶,陳志英;基于裝配約束關(guān)系的零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2003年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭華忠;;車(chē)身參數(shù)化設(shè)計(jì)探討[A];創(chuàng)新裝備技術(shù) 給力地方經(jīng)濟(jì)——第三屆全國(guó)地方機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸機(jī)械科技論壇論文集[C];2013年

2 李金旺;;機(jī)械設(shè)備參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)踐[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 崔曉娟;宋建龍;;發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)[A];2006年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

4 吳淑芳;王宗彥;秦慧斌;;機(jī)械產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究與應(yīng)用[A];物流工程三十年技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展之道[C];2010年

5 王克儉;段世銘;;顆粒離心干燥機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)化設(shè)計(jì)[A];全國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第十屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

6 胡小春;王希杰;萬(wàn)孝軍;施豪亮;;基于足部CT圖像的個(gè)體鞋楦的參數(shù)化設(shè)計(jì)[A];全國(guó)第19屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

7 冷岳峰;王慧;;基于VBA實(shí)現(xiàn)對(duì)滾筒的參數(shù)化設(shè)計(jì)[A];第五屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

8 強(qiáng)兆新;;船舶三維模型參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[A];中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)2009年優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2010年

9 林瓊;;參數(shù)化設(shè)計(jì)在壓合模具中的應(yīng)用[A];科技創(chuàng)新與節(jié)能減排——吉林省第五屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

10 陳仙清;;Pro/ENGINEER軟件在小家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A];福建省科協(xié)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)數(shù)字化制造及其它先進(jìn)制造技術(shù)專(zhuān)題學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 本報(bào)記者 付燦華;參數(shù)化設(shè)計(jì)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2010年

2 ;參數(shù)化設(shè)計(jì),在中國(guó)如何破冰前行？[N];中華建筑報(bào);2011年

3 高巖;參數(shù)化設(shè)計(jì):建筑設(shè)計(jì)的“高手”[N];建筑時(shí)報(bào);2011年

4 本報(bào)記者 王曦;參數(shù)化設(shè)計(jì)讓工作更加便捷[N];中華建筑報(bào);2008年

5 王曦;參數(shù)化設(shè)計(jì)也是藝術(shù)創(chuàng)作[N];中華建筑報(bào);2010年

6 郭文波　李戴澗橋 姚健;設(shè)計(jì)與管理的創(chuàng)新[N];建筑時(shí)報(bào);2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 戴春來(lái);參數(shù)化設(shè)計(jì)理論的研究[D];南京航空航天大學(xué);2002年

2 孟祥旭;參數(shù)化設(shè)計(jì)模型的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）;1998年

3 易榮慶;參數(shù)化設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];吉林大學(xué);2008年

4 劉志國(guó);車(chē)身覆蓋件沖壓模型面參數(shù)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2011年

5 張萍;船型參數(shù)化設(shè)計(jì)[D];江南大學(xué);2009年

6 劉曉芳;鐵路車(chē)輪型面參數(shù)化設(shè)計(jì)理論[D];北京交通大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李紫微;性能導(dǎo)向的建筑方案階段參數(shù)化設(shè)計(jì)優(yōu)化策略與算法研究[D];清華大學(xué);2014年

2 趙燁;通用的中小型立式液壓泵站的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[D];鄭州大學(xué);2015年

3 王曉燕;某大口徑火炮高平機(jī)的參數(shù)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];南京理工大學(xué);2015年

4 繆盛;基于MBD的飛機(jī)典型零件參數(shù)化設(shè)計(jì)建模技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

5 陳財(cái);礦用膠輪車(chē)工作制動(dòng)器的參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究[D];太原理工大學(xué);2015年

6 趙銳;招商銀行南京分行招銀大廈高層建筑方案設(shè)計(jì)暨高層建筑形式的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究及案例分析[D];南京大學(xué);2013年

7 邢樹(shù)雪;膠帶輸送機(jī)滾筒的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)[D];華北理工大學(xué);2015年

8 李雪玲;工礦車(chē)構(gòu)架虛擬設(shè)計(jì)平臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)[D];蘭州交通大學(xué);2015年

9 李振華;軌道交通車(chē)輛轉(zhuǎn)向架零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[D];蘭州交通大學(xué);2015年

10 蔡云紅;瓶蓋包裝結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D];天津科技大學(xué);2013年

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