离心泵叶轮流固耦合分析及结构优化

发布时间：2017-12-17 12:08

  本文关键词：离心泵叶轮流固耦合分析及结构优化

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【摘要】：泵是一种对流体做功的通用机械,具有很多种类。并且是一种在军事领域、机械工业工程、能源等方面广泛运用的流体机械,国内的离心泵普遍存在效率低、性能不稳定等缺点。为了让叶轮在工作中更稳定,保障整体性能,提高叶轮结构可靠性,本文给出了离心泵叶轮的结构优化模型,对离心泵叶轮的关键几何设计变量进行了优化,保证了离心泵的稳定运行,可用于工程实际问题。本文基于实验设计、CFD技术、流固耦合技术对离心泵叶轮结构进行优化设计。主要研究内容如下:(1)研究分析离心泵的性能影响参数,找出影响离心泵性能的关键参数,确定需要研究的试验参数,根据均匀实验设计法安排试验。(2)利用SolidWorks对离心泵叶轮流道及叶轮的结构进行三维参数化实体建模。使用ANSYS Workbench中的MESH模块对离心泵叶轮流道及叶轮结构进行网格划分及前处理。(3)基于ANSYS Workbench平台,通过FLUENT模块对离心泵叶轮流道进行流场分析,研究流道流体速度、压力分布规律,计算相应的水力效率;然后通过Static Structural模块,基于CFD/CSD原理,完成对离心泵叶轮稳态静力学的分析,研究叶轮的内部应力与变形分布规律,并提取出各实验点的最大变形、最大应力。(4)利用MATLAB,采用Kriging模型,构建离心泵叶轮关键设计变量与水力效率之间的优化设计数学模型,基于MATLAB,采用SQP算法对离心泵叶轮结构优化设计数学模型进行寻优,采用FLUENT进行仿真验证,方便了离心泵叶轮的进一步研究。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH311

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本文编号：1300046