离心泵叶轮的稳健性结构优化设计

发布时间：2017-12-19 02:22

  本文关键词：离心泵叶轮的稳健性结构优化设计

  更多相关文章： 离心泵 稳健性 CFD Kriging模型 MATLAB

【摘要】：离心泵是一种运用范围最广的泵类机械,几乎在所有工况范围内都能看到它的身影。然而本文研究的这类泵,属于低比转速离心泵,的取值范围在20~80之间。叶轮作为离心泵的主要能量转化以及过流部件,因此其设计的优劣直接决定着离心泵整体的性能。为了让叶轮在工作过程中对外界环境不敏感,有更高的容错率,研究者对叶轮进行稳健性优化设计,这可以有效改善离心泵在工作过程中,整体性能波动较大的缺点。通过对叶轮模型边界的均匀试验划分,建立均匀试验表格、三维数模、CFD分析、Kriging模型、以及MATLAB数值寻优和试验验证等方法,本文重点研究了稳健性优化离心泵叶轮结构,并对结果进行验证。主要内容如下:(1)基于PRO/E软件,对均匀试验表格中叶轮以及内部流场进行建模,然后通过ANSYS中的ICEM模块对三维数模进行网格化处理。(2)使用ANSYS/Workbench协同平台中Fluent模块对叶轮内部流场进行湍流数值分析,提取分析参数计算出对应流场的水力效率,研究了对叶轮影响最大的三个参数在外界工况变化的情况下对水力效率的影响程度,为后续稳健性优化设计提供依据。(3)采用Kriging稳健性数值优化模型,通过MATLAB对模型在边界范围内进行数值寻优,对最优点进行建模重分析以及对整体数据进行蒙特卡罗验证。分析研究结果表明离心泵叶轮的稳健性优化设计相比于确定性优化设计对外界工况更加不敏感,在工况变化的情况下,稳健性优化设计的离心泵叶轮可以更加高效的工作。
【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：1306541