串列泵水力性能分析及优化

发布时间：2017-08-30 19:54

  本文关键词：串列泵水力性能分析及优化

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【摘要】：串列泵是两级动叶直接串联后接上后置导叶的轴流泵型,具有轴向尺寸短、流量系数大、空化性能好、效率高等优点,适用于装甲车喷水推进器等对尺寸和功率密度要求高的场合,因此串列泵的研究非常具有工程意义。由于相比普通双级泵缺少中间导叶的整流作用,其泵内流场与性能存在一定特殊性,然而目前对串列泵的研究尚不足。基于上述原因,本文主要结合CFD技术和代理模型方法,对串列泵性能及流场特性进行了研究,主要内容及成果如下:基于标准k-ε湍流模型和均相流模型建立了一套串列泵水力性能CFD数值计算方法,据此对串列泵及其两级叶轮的外特性和空化特性进行了预测,研究了两级间性能相互影响的关系。通过改变首级叶轮出口安放角和次级叶轮进口安放角,预测了结构参数改变对串列泵性能及内部流场的影响,指出首级叶轮出口安放角是影响两级叶轮外特性以及串列泵空化特性的关键因素,串列泵外特性的提升依靠首、次级外特性的合理配比。据此提出了针对性改善串列泵性能的技术途径,研究了串列泵外特性与空化特性之间的关系,指出串列泵外特性和空化特性之间存在的结构性矛盾,两者难以共同显著增长。建立了一套基于代理模型的串列泵多目标参数优化方法,根据不同需求得到了三个性能针对性改善的模型,经数值实验验证了优化方法的有效性。提出首、次级叶轮设计工况下扬程之比可以作为衡量串列泵外特性和空化特性是否均衡的指标性参数,均衡扬程比为3:5。
【关键词】：串列泵 外特性 空化特性 代理模型 优化分析
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH38;TJ810.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 串列泵及其相近领域的研究现状10-11
• 1.2.1 串列式叶片机械的研究10-11
• 1.2.2 串列泵研究现状11
• 1.3 CFD技术在水力机械领域的应用11-12
• 1.4 基于代理模型的优化设计方法12-14
• 1.5 本文主要工作14-15
• 第2章 串列泵数值计算方法15-21
• 2.1 数值计算方法15-19
• 2.1.1 控制方程15-16
• 2.1.2 空化模型16-17
• 2.1.3 湍流模型17
• 2.1.4 几何模型及网格划分17-19
• 2.2 数值计算方法验证19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 串列泵性能预测及流场分析21-44
• 3.1 串列泵性能预测21-26
• 3.1.1 串列泵外特性预测21-24
• 3.1.2 串列泵空化特性预测24-26
• 3.2 结构参数对外特性的影响26-39
• 3.2.1 安放角对首级外特性的影响28-34
• 3.2.2 安放角对次级外特性的影响34-38
• 3.2.3 安放角对总体外特性的影响38-39
• 3.3 结构参数对空化特性的影响39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 基于代理模型的串列泵多目标参数优化44-58
• 4.1 代理模型的建立及评价44-52
• 4.2 敏感度分析52-54
• 4.3 目标变量优化54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 结论与展望58-60
• 主要结论58-59
• 工作展望59-60
• 参考文献60-65
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单65-66
• 致谢66

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本文编号：761132