混流泵叶轮的自动优化设计研究
本文关键词: 混流泵叶轮 集成 数值模拟 自动优化 出处:《扬州大学》2012年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:叶轮作为混流泵的核心部件,其性能的好坏直接关系到混流泵运行的效率、稳定性及汽蚀性能。在广泛使用计算机和计算流体动力学(CFD)技术进行混流泵计算机辅助设计(CAD)及性能预测的基础上,开展混流泵叶轮自动优化设计研究,能够有效集成CAD和CFD技术实现混流泵叶轮真正意义上的优化设计,可进一步提高混流泵整体性能,降低设计成本,缩短研发周期。 本文基于多学科优化设计软件iSIGHT-FD,将混流泵叶轮CAD、CFD流场计算与数值优化技术有机联系起来,构建混流泵叶轮自动优化设计平台。该平台由数学过程控制叶片设计的修改方向,以现有的混流泵叶轮模型为对象,进行自动优化设计。运用CFX软件对混流泵模型叶轮内部三维流场进行数值模拟,计算其外特性性能参数。在分析CFX软件数据输入、输出方法的基础上,确定了前处理数据输入文件的格式和后处理数据输出文件的格式;选取叶尖叶栅稠密度、叶根叶栅稠密度倍数、叶片展向无因次负荷系数A/B和C/B共四个优化设计参数,对叶片各断面翼型长度和安放角进行控制,通过调整混流泵叶轮CAD程序,实现叶轮叶片的参数化造型。通过对优化参数极限值叶轮造型效果和网格剖分的分析,验证优化参数搜索空间的有效性。最终采用iSIGHT-FD软件平台,构建叶片参数化造型、网格划分、数值模拟和NLPQL优化算法的混流泵叶轮自动优化设计流程,对初始叶片在设计工况下进行了自动优化设计 通过对优化前后的叶轮性能进行对比分析,叶轮经优化后性能相对有所提高,表明本文采用的自动优化设计方法是有效并可行的。
[Abstract]:Impeller is the core component of mixed flow pump, and its performance is directly related to the efficiency of mixed flow pump. Stability and cavitation performance. On the basis of computer aided design (CAD) and performance prediction based on computer and computational fluid dynamics (CFDs) technology, the automatic optimization design of impeller of mixed-flow pump is studied. It can effectively integrate CAD and CFD technology to realize the real optimization design of the impeller of the mixed-flow pump. It can further improve the overall performance of the mixed-flow pump, reduce the design cost and shorten the research and development period. In this paper, based on the software iSIGHT-FDD, the CFD flow field calculation of the impeller of the mixed flow pump is organically connected with the numerical optimization technology, and a platform for the automatic optimization design of the impeller of the mixed-flow pump is constructed. The modification direction of the blade design is controlled by the mathematical process. Taking the existing impeller model of the mixed flow pump as the object, the automatic optimization design is carried out. The three-dimensional flow field inside the impeller of the mixed flow pump model is numerically simulated by using CFX software, and its external characteristic performance parameters are calculated. The data input of CFX software is analyzed. On the basis of the output method, the format of the pre-processing data input file and the post-processing data output file are determined, and the density degree of the blade tip cascade, the density multiple of the blade blade cascade, the density multiple of the blade blade cascade are selected. There are four optimal design parameters for blade span dimensionless load coefficient A / B and C / B to control the airfoil length and placement angle of each section of the blade, and to adjust the CAD program of the impeller of the mixed flow pump. The parametric modeling of impeller blade is realized. The effectiveness of searching space for optimized parameters is verified by analyzing the modeling effect and mesh division of impeller modeling. Finally, the parametric modeling of blade is constructed by using iSIGHT-FD software platform. The flow chart of automatic optimization design of mixed flow pump impeller based on mesh division, numerical simulation and NLPQL optimization algorithm is presented. The initial blade is automatically optimized under design conditions. By comparing and analyzing the performance of impeller before and after optimization, the performance of impeller is improved, which shows that the automatic optimization design method is effective and feasible.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH313
【参考文献】
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,本文编号:1516295
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