离心泵多工况水力设计和优化及其应用
发布时间：2021-04-23 23:46
由于受到运行条件的限制,离心泵常在非设计工况下运行,特别是核电用泵及舰船用泵常在多个工况下运行,而现有的单点水力设计方法仅满足设计工况的性能要求,非设计工况的性能在设计时则不够重视。因此,在单点设计的基础上同时满足非设计工况性能的离心泵多工况水力优化设计技术是亟待解决的难题之一,这对提高离心泵的多个工况点加权平均效率、扩大高效区范围、改善内部不稳定流动具有十分重要的学术意义和实用价值。本文在国家杰出青年科学基金项目（50825902）和江苏省科技成果转化专项资金项目（BA2010155）的资助下,针对离心泵多工况水力设计及优化问题,在理论分析、数值模拟和试验研究的基础上提出了一种离心泵多工况水力设计与优化方法。本文的主要工作和创造性成果有：1.基于泵内各项损失得到了离心泵全工况能量性能计算模型,不仅能对离心泵进行多工况水力设计,还可以对已有的离心泵进行多工况水力优化设计。选取了6台不同比转数的离心泵进行性能计算,并与试验值进行比较。结果表明扬程和效率计算误差均在5%以内,能够满足多工况水力设计的要求。提出了一种损失系数修正方法,以提高多工况水力优化设计的准确性。采用Pointer优化算...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 离心泵水力优化设计的研究现状
1.2.2 离心泵能量性能计算的研究现状
1.2.3 离心泵内流PIV测量的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 离心泵全流量范围的能量性能计算模型
2.1 离心泵能量性能计算模型
2.1.1 理论扬程
2.1.2 水力损失模型
2.1.3 实际扬程
2.1.4 容积损失
2.1.5 机械损失
2.1.6 总效率
2.2 模型验证
2.3 系数修正
2.3.1 系数修正模型
2.3.2 优化算法
2.3.3 修正步骤
2.3.5 试验验证
2.4 本章小结
第三章 离心泵多工况水力性能优化设计方法
3.1 多工况水力性能优化设计方法
3.2 多工况水力性能优化数学模型
3.2.1 设计变量
3.2.2 约束条件和目标函数
3.2.3 数学模型
3.2.4 多目标评价函数方法
3.3 优化算法
3.4 优化平台
3.5 能量性能计算程序的开发
3.6 设计实例
3.6.1 参数设置
3.6.2 权重因子确定
3.6.3 优化结果
3.6.4 CFD验证
3.7 本章小结
第四章 离心泵叶轮轴面图多工况自动CFD优化方法
4.1 控制参数
4.2 优化理论及方法
4.2.1 优化模型
4.2.2 各目标权重因子的确定
4.2.3 最优拉丁方试验设计方法
4.2.4 优化方法
4.3 Isight集成各软件的关键技术
4.3.1 集成Pro/E软件
4.3.2 集成Gambit软件
4.3.3 集成Fluent软件
4.3.4 集成计算器
4.4 运行实例
4.4.1 单工况优化
4.4.2 3个工况点优化
4.4.3 控制参数与性能之间的关系
4.5 本章小结
第五章 离心泵多工况水力设计和优化方法的应用
5.1 离心泵多工况水力设计和优化方法
5.2 导叶式离心泵多工况水力设计
5.2.1 性能要求
5.2.2 单工况水力设计
5.2.3 多工况水力设计
5.2.4 叶轮轴面图的水力优化
5.2.5 外特性试验
5.3 双叶片离心泵多工况水力优化设计
5.3.1 水力模型
5.3.2 叶轮关键几何参数的多工况水力优化
5.3.3 叶轮轴面图的多工况水力优化
5.3.4 外特性试验验证
5.4 本章小结
第六章 基于多工况设计的离心泵内流PIV测量
6.1 PIV测试技术
6.1.1 PIV基本原理
6.1.2 PIV系统
6.1.3 PIV测量遵循的准则
6.2 导叶式离心泵内部流动的PIV测量
6.2.1 试验台及PIV系统
6.2.2 试验方案
6.2.3 试验步骤
6.2.4 离心泵PIV测量速度处理软件的开发
6.2.5 测量结果与分析
6.3 叶片离心泵内部流动的PIV测量
6.3.1 试验装置
6.3.2 试验方案
6.3.3 试验结果及分析
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究总结
7.2 研究展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3156268
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 离心泵水力优化设计的研究现状
1.2.2 离心泵能量性能计算的研究现状
1.2.3 离心泵内流PIV测量的研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 离心泵全流量范围的能量性能计算模型
2.1 离心泵能量性能计算模型
2.1.1 理论扬程
2.1.2 水力损失模型
2.1.3 实际扬程
2.1.4 容积损失
2.1.5 机械损失
2.1.6 总效率
2.2 模型验证
2.3 系数修正
2.3.1 系数修正模型
2.3.2 优化算法
2.3.3 修正步骤
2.3.5 试验验证
2.4 本章小结
第三章 离心泵多工况水力性能优化设计方法
3.1 多工况水力性能优化设计方法
3.2 多工况水力性能优化数学模型
3.2.1 设计变量
3.2.2 约束条件和目标函数
3.2.3 数学模型
3.2.4 多目标评价函数方法
3.3 优化算法
3.4 优化平台
3.5 能量性能计算程序的开发
3.6 设计实例
3.6.1 参数设置
3.6.2 权重因子确定
3.6.3 优化结果
3.6.4 CFD验证
3.7 本章小结
第四章 离心泵叶轮轴面图多工况自动CFD优化方法
4.1 控制参数
4.2 优化理论及方法
4.2.1 优化模型
4.2.2 各目标权重因子的确定
4.2.3 最优拉丁方试验设计方法
4.2.4 优化方法
4.3 Isight集成各软件的关键技术
4.3.1 集成Pro/E软件
4.3.2 集成Gambit软件
4.3.3 集成Fluent软件
4.3.4 集成计算器
4.4 运行实例
4.4.1 单工况优化
4.4.2 3个工况点优化
4.4.3 控制参数与性能之间的关系
4.5 本章小结
第五章 离心泵多工况水力设计和优化方法的应用
5.1 离心泵多工况水力设计和优化方法
5.2 导叶式离心泵多工况水力设计
5.2.1 性能要求
5.2.2 单工况水力设计
5.2.3 多工况水力设计
5.2.4 叶轮轴面图的水力优化
5.2.5 外特性试验
5.3 双叶片离心泵多工况水力优化设计
5.3.1 水力模型
5.3.2 叶轮关键几何参数的多工况水力优化
5.3.3 叶轮轴面图的多工况水力优化
5.3.4 外特性试验验证
5.4 本章小结
第六章 基于多工况设计的离心泵内流PIV测量
6.1 PIV测试技术
6.1.1 PIV基本原理
6.1.2 PIV系统
6.1.3 PIV测量遵循的准则
6.2 导叶式离心泵内部流动的PIV测量
6.2.1 试验台及PIV系统
6.2.2 试验方案
6.2.3 试验步骤
6.2.4 离心泵PIV测量速度处理软件的开发
6.2.5 测量结果与分析
6.3 叶片离心泵内部流动的PIV测量
6.3.1 试验装置
6.3.2 试验方案
6.3.3 试验结果及分析
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究总结
7.2 研究展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3156268
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