水力消排烟机用水轮内流场特性及优化设计研究

发布时间：2023-01-04 10:52

　　建筑物火灾产生的浓烟、粉尘和高温是开展消防灭火的主要障碍,研究开发具有消烟、降尘、降温功能的消防设备是关系消防人员、受灾人群人身安全和达到更有效灭火目的的重要保障。水力消排烟机作为防爆性好、移动方便、兼具消烟和降尘降温等优势的消防辅助器材,备受相关领域关注。本文以水力消排烟机的核心部件水轮为研究对象,着力在研究结构参数对水轮内流场特性及性能的影响规律基础上,进行水轮结构优化设计研究,以期为水轮及水力消排烟机的研发提供参考。主要研究工作及结论如下:1、在综合调研分析的基础上,建立了水轮内部流动计算模型,对现有水轮内流场进行了模拟计算,并通过实验验证了模型的可靠性。2、研究了直喷管水轮的喷管长度、喷管直径、喷管根数、喷孔面积和喷孔角度等结构参数对水轮内部流动特性及效率的影响规律,分析影响水轮性能的关键结构参数,为水轮结构优化奠定基础。研究表明:喷管长度是水轮效率的重要影响因数之一,较小的喷管长度更易获得更高效率;喷孔角度对水轮效率的影响明显,喷孔角度增大效率降低;其它参数对水轮效率的影响相对较小。3、研究了弯喷管水轮弯管夹角对水轮效率的影响规律。研究表明:弯管角度对水轮效率的影响十分显著,... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状及发展趋势
        1.2.1 水力消排烟机的研究现状
        1.2.2 水力机械内部流动的研究现状
        1.2.3 水力机械优化设计的研究现状
    1.3 研究现状总结
    1.4 本文研究内容
第二章 水轮内流场计算模型的建立与验证
    2.1 水轮的结构和性能参数
        2.1.1 水轮主要结构参数
        2.1.2 水轮主要工况及性能参数
    2.2 水轮的内流场计算模型建立
        2.2.1 水轮计算域的确定
        2.2.2 湍流模型的选择
        2.2.3 水轮边界条件的确定
        2.2.4 网格划分及无关性检验
    2.3 水轮内流场数值模拟结果及实验对比验证
        2.3.1 水轮内流场数值模拟结果
        2.3.2 现有水轮的性能实验
        2.3.3 水轮模拟结果与实验结果对比验证
    2.4 本章小结
第三章 水轮结构参数对流动特性及性能的影响分析
    3.1 喷管长度对水轮内流场及性能的影响
    3.2 喷管直径对水轮内流场及性能的影响
    3.3 喷管根数对水轮内流场及性能的影响
    3.4 喷孔面积对水轮内流场及性能的影响
    3.5 喷孔角度对水轮内流场及性能的影响
    3.6 水轮的速度比分析
    3.7 本章小结
第四章 基于遗传算法的直喷管水轮优化设计研究
    4.1 优化目标及优化变量的选取
    4.2 代理模型的建立
        4.2.1 均匀试验法建立数据库
        4.2.2 响应面法建立代理模型
        4.2.3 响应等高线分析
    4.3 遗传算法运用及优化结果分析
        4.3.1 基于遗传算法的直喷管水轮优化设计
        4.3.2 水轮结构优化结果分析
    4.4 本章小结
第五章 基于遗传算法的弯喷管水轮优化设计研究
    5.1 弯喷管水轮的结构及内流场分析
        5.1.1 弯喷管水轮的主要结构参数
        5.1.2 弯喷管水轮内流场分析
    5.2 弯管角度对弯喷管水轮性能的影响
    5.3 弯喷管水轮速度比分析
    5.4 弯喷管水轮优化变量的选取
    5.5 代理模型的建立及分析
        5.5.1 响应面法建立代理模型
        5.5.2 弯喷管水轮响应等高线分析
    5.6 弯喷管水轮优化结果分析
    5.7 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的相关研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GA优化RBF神经网络的机器人轨迹规划[J]. 胡晓伟,安立雄,王宪伦.  计算技术与自动化. 2020(01)
[2]基于最大正应力的水轮机顶盖轻量化优化设计（英文）[J]. 廖永宜,廖伯瑜.  昆明理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]二阶斯托克斯非线性潮波对潮汐贯流式水轮机性能的影响[J]. 冯建军,朱国俊,王准,吴广宽,罗兴锜.  农业工程学报. 2019(02)
[4]水泵水轮机在水轮机工况的导叶水力矩特性[J]. 李琪飞,李光贤,李仁年,王仁本,陈雨.  排灌机械工程学报. 2019(02)
[5]Optimizing submerged arc welding using response surface methodology, regression analysis, and genetic algorithm[J]. Ajitanshu Vedrtnam,Gyanendra Singh,Ankit Kumar.  Defence Technology. 2018(03)
[6]基于遗传算法的轴流泵优化设计[J]. 陶然,肖若富,杨魏.  排灌机械工程学报. 2018(07)
[7]高原地区垂直轴风力机应用分析[J]. 赵斌,马海鹏,赵元星,洛松泽仁,汪建文.  排灌机械工程学报. 2018(03)
[8]基于长短叶片混流式水轮机三维数值模拟[J]. 晏祝,刘小兵,程伟.  西部皮革. 2018(02)
[9]轴流泵马鞍区水力性能与压力脉动测试与分析[J]. 何乃昌,谈明高,刘厚林,黄鑫,吴贤芳.  排灌机械工程学报. 2018(02)
[10]从纵横向流场分析垂直轴风力机功率随转速的变化[J]. 冀文举,汪建文,薛朔,肖畅,高志鹰.  排灌机械工程学报. 2018(02)

硕士论文
[1]槽腔耦合液体机械密封多目标优化研究[D]. 任坤腾.江苏大学 2017



本文编号：3727642