轴流泵叶轮的自动优化设计研究
发布时间：2021-07-05 15:06
提高轴流泵的总体性能,同时降低设计成本、缩短设计周期,是轴流泵设计的一个重要目标。作为轴流泵的核心部件,叶轮设计的好坏直接关系到水泵效率的高低、运行的稳定性、以及水泵叶轮的抗汽蚀性能。所以要提高轴流泵的性能,叶轮的自动优化设计很值得研究。本文将数值优化技术与CFD流场计算相结合,由数学过程代替设计人员的经验,控制叶片设计修改方向,构建了轴流泵叶轮自动优化设计平台。平台以多学科优化软件iSIGHT为基础,以现有优秀的轴流泵叶轮模型为研究对象,对其进行了自动优化设计。论文的主要工作包括以下几个方面：首先,应用流体计算软件CFX,基于N-S方程和标准k-ε紊流模型对设计工况下的轴流泵叶轮模型内部三维流场进行数值模拟分析,并计算其外特性参数,作为后面自动优化设计的初始值。其次,确定叶轮叶片叶展方向十个断面的叶栅稠密度和翼型安放角的分布规律,运行程序OPTPUMP.exe生成叶片剖面离散点数据,完成初始叶片的参数化造型。其中各断面的叶栅稠密度用叶尖叶栅稠密度和叶根叶栅稠密度倍数来确定,各断面翼型安放角分布规律用二次多项式拟合。这为后续的自动优化设计工作提供了设计变量。再次,在iSIGHT中集成T...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶轮单通道实体图
可以灵活控制喝修改划分出的网格，从而保证网格质量。经检验，初始叶轮模型网格划分的最小角度为20。，最大角度为160“，满足正交性要求，网格质量较好。计算区域网格划分如图2一4所示。图2一叶轮单通道网格图CFX一TurboGrid还具备一个对用户来说十分方便实用的功能，就是在TuthoGrid每次运行一个任务时都会形成一个包含所用命令的state结构文件，该文件允许:对特定的设计进行网格参数化;为同类涡轮类型设置默认值;此外还可以用来对之前使用时中止的任务继续计算哪〕。该结构文件是以文本文件的格式保存的，其中包含一些网格结构当前状态的CCL命令。可以选择保存所有对象的结构，也可以选择保存部分对象。TuthoGrid在加载之前保存的结构文件时可以有不同的加载方式进行选择。选择加载为新模拟时，将删除现有的
收敛性越好，能获得的收敛精度越高。因此网格划分较密时适当的降低收敛精度，也能得到满意的计算结果。本文中选择的收敛精度是10一5。时间步长自动，最大迭代次数为500。具体参数设置如图2一5所示。嘿嘿默 默 秦秦琐星星 泽泽 泽署节巍两琳淤摘摘l娠戮 戮 ;;;{!{!)))))))图2一5求解控制参数设置2.9计算结果的后处理采用针对旋转机械专用的模拟结果观察设置模块对初始轴流泵叶轮数值模拟的结果进行后处理。首先用宏计算器对叶轮外特性性能进行计算，参数设置如图2一6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵叶轮内部流动的数值模拟与实验[J]. 黄欢明,高红,杜朝辉. 上海交通大学学报. 2009(01)
[2]基于集成仿真技术的湿式多盘制动器优化方法研究[J]. 赵秀婷,孙娟. 起重运输机械. 2009(01)
[3]基于序列二次规划算法的控制律寻优设计[J]. 段丽娟,吴成富,张闻乾,陈怀民. 火力与指挥控制. 2009(01)
[4]压气机/风扇叶片自动优化设计的研究现状和关键技术[J]. 周正贵. 航空学报. 2008(02)
[5]轴流压气机多叶片排的气动优化设计[J]. 尉涵,袁新. 热能动力工程. 2005(06)
[6]高比转数轴流泵水力模型设计与紊流数值分析[J]. 汤方平,王国强,刘超,周济人,成立. 机械工程学报. 2005(01)
[7]双向潜水贯流泵装置水力模型研究[J]. 汤方平,刘超,谢伟东,袁家博,周济人,成立. 农业机械学报. 2004(05)
[8]轴流泵叶轮内部三维流动分析[J]. 柴胜凯,罗兴锜,廖伟丽. 排灌机械. 2004(01)
[9]轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算[J]. 陈次昌,杨昌明,王金诺,宋文武,季全凯. 四川工业学院学报. 2003(S2)
[10]双级轴流泵内部三维紊动流场CFD分析[J]. 唐宏芬,张梁,吴玉林. 工程热物理学报. 2003(03)
博士论文
[1]轴流泵水力模型设计方法与数值模拟研究[D]. 杨敬江.江苏大学 2008
[2]轴流泵间隙流动数值模拟与试验研究[D]. 杨昌明.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]透平叶片气动优化设计方法研究[D]. 刘润泽.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009
[2]轴流泵叶轮的改进升力法设计及内部流场计算[D]. 张青.西华大学 2008
[3]叶片厚度变化对轴流泵性能的影响[D]. 朱亮.扬州大学 2008
[4]轴流压气机叶片优化设计及分析[D]. 高坤.西北工业大学 2007
[5]基于iSIGHT的多学科设计优化平台的研究与实现[D]. 任利.山东科技大学 2006
[6]轴流式水轮机叶片优化设计[D]. 刘虎.西安理工大学 2006
[7]轴流泵运行特性的研究[D]. 王艳丽.中国农业大学 2005
[8]基于iSIGHT的电子汽车衡的多学科设计优化[D]. 马静敏.山东科技大学 2005
[9]轴流泵叶轮及后导叶流场计算与分析[D]. 杨国平.扬州大学 2005
[10]序列二次规划法在航空发动机加力过程最优控制中的应用研究[D]. 高光良.西北工业大学 2005
本文编号：3266302
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶轮单通道实体图
可以灵活控制喝修改划分出的网格，从而保证网格质量。经检验，初始叶轮模型网格划分的最小角度为20。，最大角度为160“，满足正交性要求，网格质量较好。计算区域网格划分如图2一4所示。图2一叶轮单通道网格图CFX一TurboGrid还具备一个对用户来说十分方便实用的功能，就是在TuthoGrid每次运行一个任务时都会形成一个包含所用命令的state结构文件，该文件允许:对特定的设计进行网格参数化;为同类涡轮类型设置默认值;此外还可以用来对之前使用时中止的任务继续计算哪〕。该结构文件是以文本文件的格式保存的，其中包含一些网格结构当前状态的CCL命令。可以选择保存所有对象的结构，也可以选择保存部分对象。TuthoGrid在加载之前保存的结构文件时可以有不同的加载方式进行选择。选择加载为新模拟时，将删除现有的
收敛性越好，能获得的收敛精度越高。因此网格划分较密时适当的降低收敛精度，也能得到满意的计算结果。本文中选择的收敛精度是10一5。时间步长自动，最大迭代次数为500。具体参数设置如图2一5所示。嘿嘿默 默 秦秦琐星星 泽泽 泽署节巍两琳淤摘摘l娠戮 戮 ;;;{!{!)))))))图2一5求解控制参数设置2.9计算结果的后处理采用针对旋转机械专用的模拟结果观察设置模块对初始轴流泵叶轮数值模拟的结果进行后处理。首先用宏计算器对叶轮外特性性能进行计算，参数设置如图2一6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流泵叶轮内部流动的数值模拟与实验[J]. 黄欢明,高红,杜朝辉. 上海交通大学学报. 2009(01)
[2]基于集成仿真技术的湿式多盘制动器优化方法研究[J]. 赵秀婷,孙娟. 起重运输机械. 2009(01)
[3]基于序列二次规划算法的控制律寻优设计[J]. 段丽娟,吴成富,张闻乾,陈怀民. 火力与指挥控制. 2009(01)
[4]压气机/风扇叶片自动优化设计的研究现状和关键技术[J]. 周正贵. 航空学报. 2008(02)
[5]轴流压气机多叶片排的气动优化设计[J]. 尉涵,袁新. 热能动力工程. 2005(06)
[6]高比转数轴流泵水力模型设计与紊流数值分析[J]. 汤方平,王国强,刘超,周济人,成立. 机械工程学报. 2005(01)
[7]双向潜水贯流泵装置水力模型研究[J]. 汤方平,刘超,谢伟东,袁家博,周济人,成立. 农业机械学报. 2004(05)
[8]轴流泵叶轮内部三维流动分析[J]. 柴胜凯,罗兴锜,廖伟丽. 排灌机械. 2004(01)
[9]轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算[J]. 陈次昌,杨昌明,王金诺,宋文武,季全凯. 四川工业学院学报. 2003(S2)
[10]双级轴流泵内部三维紊动流场CFD分析[J]. 唐宏芬,张梁,吴玉林. 工程热物理学报. 2003(03)
博士论文
[1]轴流泵水力模型设计方法与数值模拟研究[D]. 杨敬江.江苏大学 2008
[2]轴流泵间隙流动数值模拟与试验研究[D]. 杨昌明.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]透平叶片气动优化设计方法研究[D]. 刘润泽.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009
[2]轴流泵叶轮的改进升力法设计及内部流场计算[D]. 张青.西华大学 2008
[3]叶片厚度变化对轴流泵性能的影响[D]. 朱亮.扬州大学 2008
[4]轴流压气机叶片优化设计及分析[D]. 高坤.西北工业大学 2007
[5]基于iSIGHT的多学科设计优化平台的研究与实现[D]. 任利.山东科技大学 2006
[6]轴流式水轮机叶片优化设计[D]. 刘虎.西安理工大学 2006
[7]轴流泵运行特性的研究[D]. 王艳丽.中国农业大学 2005
[8]基于iSIGHT的电子汽车衡的多学科设计优化[D]. 马静敏.山东科技大学 2005
[9]轴流泵叶轮及后导叶流场计算与分析[D]. 杨国平.扬州大学 2005
[10]序列二次规划法在航空发动机加力过程最优控制中的应用研究[D]. 高光良.西北工业大学 2005
本文编号：3266302
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