离心泵叶片的参数化设计及其优化研究

发布时间：2022-01-23 13:22

　　近年来,随着流动计算技术的发展,泵内流动的模拟技术已经得到了较快的发展,已经不仅局限于单相、稳态流动的计算,对于固液、汽液两相流动及泵内流动的瞬态特性的研究已成为当前水力机械领域的热点,在该方面的研究也取得了相当多的成绩。但是对于水力机械叶轮的设计及其优化问题的研究进展缓慢,主要还是因为水力机械内部高度复杂的三维湍流流动,加上叶轮复杂的流道形状难以参数化定义和旋转坐标系等因素影响。本文的工作主要围绕实现离心泵叶轮的参数化优化设计进行。主要的工作及创造性成果如下：1.提出了离心叶轮轴面的参数化设计方法,提出采用首、末控制点均三点共线的5控制点的4次Bezier曲线控制叶轮轴面形状。采用微分方程生成结构化网格方法进行叶轮轴面的离散,并进行正交迭代。为生成近似正交的网格,在叶轮轴面的边界上提出采用非线性分布函数控制轴面边界上的节点分布,使得叶轮轴面生成的网格尽可能正交。将近似正交网格线看作是叶轮轴面流线及过水断面生成线,进行叶轮轴面面积的检查。2.提出仍采用首、末控制点三点共线的5控制点的4次Bezier曲线来控制叶轮轴面前、后盖板流线的平面投影。这样就由有限个控制点确定了叶轮叶片的边界形状... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：103 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 离心泵CAD研究进展
    1.3 离心泵设计优化方法研究进展
    1.4 离心泵内流动正、反问题研究进展
    1.5 本文的研究工作
第2章 离心叶轮的参数化CAD设计
    2.1 泵叶轮轴面的参数化设计
        2.1.1 叶轮轴面流线的参数化控制
        2.1.2 叶轮轴面的离散
        2.1.3 叶过水断面面积检查
        2.1.4 叶轮轴面的修改控制
        2.1.5 叶轮轴面参数化设计算例
    2.2 叶片型线的控制
    2.3 偏微分方程应用于叶轮的参数化设计
        2.3.1 偏微分方程模型
        2.3.2 叶片曲面设计实例
    2.4 本章小结
第3章 离心泵内流的数值计算
    3.1 流动控制方程及模型
    3.2 流动方程的数值离散方法
    3.3 边界条件的给定
    3.4 几何模型及网格
    3.5 离心泵叶轮内流动的数值计算算例
    3.6 本章小结
第4章 离心叶轮优化设计
    4.1 响应曲面方法概述
        4.1.1 响应曲面分析方法的基本概念
        4.1.2 多元线性回归
        4.1.3 回归方程的显著性检验
        4.1.4 响应曲面设计方法
            4.1.4.1 编码变换
            4.1.4.2 试验设计
    4.2 响应曲面方法对叶轮进行优化设计
        4.2.1 离心叶轮的二因素二阶响应面设计
        4.2.2 离心叶轮的响应面模型显著性分析
    4.3 本章小结
第5章 离心叶轮三因素优化设计
    5.1 离心叶轮的三因素响应面优化分析
    5.2 三维空间数据场的超曲面分析
        5.2.1 偏微分方程超曲面模型
        5.2.2 超曲面模型的边界条件
        5.2.3 超曲面模型方程的离散
    5.3 三因素离心叶轮优化设计的分析
    5.4 离心泵叶轮的优化设计步骤
    5.5 本章小结
结论与展望
    1. 研究总结
    2. 研究展望
参考文献
致谢
附录A (作者攻读学位期间发表的学术论文及科研成果)
附录B (计算程序主要源代码)


【参考文献】：
期刊论文
[1]诱导轮内流场数值计算及汽蚀特性分析[J]. 郭晓梅,朱祖超,崔宝玲,李昳.  机械工程学报. 2010(04)
[2]基于流场数值模拟的高速磁力泵汽蚀性能研究[J]. 孔繁余,张洪利,高翠兰,刘建瑞.  农业机械学报. 2009(09)
[3]分块响应面法研究[J]. 潘雷,谷良贤.  计算机工程与应用. 2009(19)
[4]参数曲线在水泵叶轮设计中的应用[J]. 蔡江畔,李春,李沈坚.  上海理工大学学报. 2008(04)
[5]遗传算法在离心泵优化设计中的应用[J]. 何希杰,朱广奇,劳学苏.  排灌机械. 2008(02)
[6]射流泵最佳喉嘴距的数值模拟[J]. 龙新平,程茜,韩宁,张改兰.  核动力工程. 2008(01)
[7]NUMERICAL INVESTIGATION OF PERFORMANCE OF AN AXIAL-FLOW PUMP WITH INDUCER[J]. LI Yao-jun, WANG Fu-jun College of Water Conservancy and Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China,.  Journal of Hydrodynamics. 2007(06)
[8]锥形螺旋轴流血泵流场三维数值模拟与分析[J]. 高殿荣,王广义.  机械工程学报. 2007(09)
[9]离心泵叶轮与蜗壳设计几何参数的优化研究[J]. 高江永,郭振苗.  水泵技术. 2007(04)
[10]低比转数离心泵叶轮优化设计方法研究[J]. 韩绿霞,宋怀俊.  水泵技术. 2007(04)

博士论文
[1]高速诱导轮离心泵的理论分析与数值模拟[D]. 崔宝玲.浙江大学 2006
[2]中比转速混流式水轮机内流场数值模拟及性能改善研究[D]. 肖若富.华中科技大学 2004
[3]高速离心泵内全流道三维流动及其流体诱发压力脉动研究[D]. 徐朝晖.清华大学 2004



本文编号：3604429