24SH-19双吸中开离心泵优化设计

发布时间：2017-04-27 19:10

  本文关键词：24SH-19双吸中开离心泵优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：泵是一种将机械能或者电能等其它能量转化成液体势能的机械工具,然后它再以动能的形式表现出来,从而达到运液体的目的。随着工业的快速发展,中开离心泵也开始被应用在电厂等工作环境下,然而在电厂这种恶劣的工作情况下,离心泵会出现效率低和耗能的问题。本文决定对24SH-19双吸中开离心泵进行优化,由于叶轮是离心泵工作中重要组成部分,对其工作效率有一定的影响,因此要对叶轮进行优化设计。可以根据建立叶轮的三维模型来对叶轮进行有限元分析进而对其用MATLAB完成优化设计,达到提高效率和降低轴功率的目的。随着双吸中开离心泵的发展,越来越多的离心泵被运用到各种场合,但由于它存在着效率低和高耗能的缺点,需要对它进行优化设计来达到提高效益和节约成本的目的。主要从以下方面入手:(1)以离心泵叶轮为研究对象,根据叶轮结构和二维模型利用三维制图软件UG绘制出其三维模型。(2)根据UG绘制出的叶轮的三维模型图,利用ANSYS Workbench对叶轮进行静力分析得到等效应力图和总变形图,确定叶轮工作状况下的受力情况和变形量;并根据叶轮材料对其进行模态分析,由分析出的频率和叶轮转速确定叶轮不会有共振现象的发生。根据以上分析结果确定叶轮在工作中是安全可靠的。(3)确定了叶轮工作的安全性,便可以对叶轮进行优化设计。对比几种优化设计方法,决定采用遗传算法来对叶轮进行优化设计。以离心泵能量损失最小和轴功率最小为目标函数,以叶轮进出口直径、叶片进出口角度和叶片进出口宽度为设计变量,利用MATLAB中的遗传算法对叶轮进行优化进而得出优化后相关参数的尺寸,将其带入到目标函数中,结果表明效率提高了2.4%并且轴功率降低了1.6%。
【关键词】：离心泵 叶轮 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题来源及背景11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内单级双吸中开离心泵的研究现状12-14
• 1.3 单级双吸中开泵设计理论研究进展14-15
• 1.4 本论文的主要内容及技术路线15-16
• 1.4.1 论文的主要内容15-16
• 1.4.2 技术路线16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 中开离心泵的工作原理及优化设计方法17-25
• 2.1 中开离心泵及其工作原理17-19
• 2.1.1 中开离心泵的结构17-18
• 2.1.2 中开离心泵的工作原理18-19
• 2.2 离心泵的部件及工作参数19-21
• 2.2.1 离心泵的部件19-20
• 2.2.2 离心泵的工作参数20-21
• 2.3 离心泵的优化设计方法21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 离心泵的三维造型及网格划分25-35
• 3.1 离心泵叶轮三维模型的建立25-26
• 3.1.1 UG软件的简介25-26
• 3.2 叶轮模型建立26-30
• 3.3 有限元简介及Workbench的三维模型30-34
• 3.3.1 有限元分析简介30-32
• 3.3.2 ANSYS Workbnch有限元分析软件简介32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 叶轮的结构静力学分析和模态分析35-48
• 4.1 结构静力分析简介35-36
• 4.2 叶轮静力学分析36-38
• 4.2.1 网格模型的导入37
• 4.2.2 加载载荷和约束37
• 4.2.3 计算结果及分析37-38
• 4.3 叶轮振动模态分析38-47
• 4.3.1 ANSYS模态分析方法38-39
• 4.3.2 叶轮模态分析39
• 4.3.3 边界条件39
• 4.3.4 计算结果及分析39-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 叶轮结构的参数优化48-60
• 5.1 优化设计方法48-49
• 5.1.1 遗传算法简介49
• 5.2 优化设计方案49-51
• 5.2.1 优化方案分析49-50
• 5.2.2 优化设计的数学模型50-51
• 5.3 目标函数的确定51-55
• 5.3.1 能量损失目标函数51-54
• 5.3.2 轴功率目标函数54-55
• 5.4 约束条件的确定55-57
• 5.5 基于遗传算法的优化计算57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-64
• 在学期间研究成果64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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2 宋洪秋;;离心泵叶轮参数对泵性能的影响[J];山东煤炭科技;2011年02期

3 黄仕元,何少华,张宇;离心泵总效率的影响因素分析[J];节能;2003年03期

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本文编号：331253