多级离心泵的性能预测及结构优化

发布时间：2017-06-17 13:04

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【摘要】：多级离心泵广泛应用于工业、民用、建筑给排水、暖通、制冷、排污、消防以及化工、制药等领域,其内部流动特征直接影响多级离心泵的工作性能。由于传统的多级离心本设计方法多借助于经验及理论计算,其实际工作性能往往无法满足生产制造的要求。因此预测多级离心泵的工作性能,并在预测的基础上提出优化方案,以满足生产制造的要求至关重要。随着计算机技术的发展,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)技术也随之兴起,它的出现为多级离心泵的性能预测提供了可行性。 本文以一款多级离心泵为研究对象,通过三维建模、网格划分,利用商用CFD软件Fluent,研究设计工况和非设计工况下该多级离心泵复杂的三维湍流流场,分析各级泵的内流场压力和速度分布。并预测多级离心泵在各个工况下的扬程、效率,通过与实验值的对比分析,确定预测值的准确性。在此基础上,分析各结构参数(叶片数、叶片出口安放角、叶轮出口直径和进口直径)对多级离心泵性能和叶轮内部的流动规律的影响。并利用遗传算法,通过构造目标函数,优化结构参数,得到满足要求的参数值。结合Fluent模拟计算该结构参数下的多级离心泵性能,进一步探讨其流动状况。本文的研究为多级离心泵的设计、性能预测、结构优化提供了理论基础。
【关键词】：多级离心泵 CFD 遗传算法 性能预测 结构优化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 离心泵内部流动的研究现状9-14
• 1.2.1 传统方法应用于离心泵内流动的研究进展9-11
• 1.2.2 CFD技术应用于离心泵内流场分析的研究进展11-14
• 1.3 本文研究内容14-15
• 第2章 数值模拟与性能预测方法15-35
• 2.1 实体建模15-18
• 2.1.1 Solidworks软件简介15-16
• 2.1.2 内流场实体建模16-18
• 2.2 网格生成18-21
• 2.2.1 网格生成技术18-20
• 2.2.2 模型的网格划分20-21
• 2.3 控制方程与湍流模型21-23
• 2.3.1 控制方程21-22
• 2.3.2 控制方程的离散22
• 2.3.3 控制方程的求解22-23
• 2.3.4 湍流模型23
• 2.4 动静区间的耦合模型23-25
• 2.4.1 定常计算方法24-25
• 2.4.2 非定常计算方法25
• 2.5 泵的内流模拟和性能预测25-32
• 2.5.1 边界条件与计算方法25-27
• 2.5.2 内流场分析27-30
• 2.5.3 水力性能预测30-32
• 2.6 实验验证32-34
• 2.7 本章小结34-35
• 第3章 各结构参数对多级泵性能的影响35-45
• 3.1 叶片数对性能的影响35-37
• 3.1.1 叶片数对设计点性能的影响35-36
• 3.1.2 叶片数对设计点内流场的影响36
• 3.1.3 叶片数对H-Q曲线的影响36-37
• 3.2 叶片出口角对性能的影响37-39
• 3.2.1 叶片出口角对设计点性能的影响37
• 3.2.2 叶片出口角对设计点内流场的影响37-39
• 3.2.3 叶片出口角对H-Q曲线的影响39
• 3.3 叶轮出口直径对性能的影响39-41
• 3.3.1 叶轮出口直径对设计点性能的影响39-40
• 3.3.2 叶轮出口直径对设计点内流场的影响40-41
• 3.3.3 叶轮出口直径对H-Q曲线的影响41
• 3.4 叶轮进口直径对性能的影响41-43
• 3.4.1 叶轮进口直径对设计点扬程的影响41-42
• 3.4.2 叶轮进口直径对设计点内流场的影响42-43
• 3.4.3 叶轮进口直径对H-Q曲线的影响43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 基于遗传算法的多级离心泵结构优化45-52
• 4.1 遗传算法简介45-46
• 4.2 扬程曲线拟合46-48
• 4.3 优化模型建立48-49
• 4.4 结果分析49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 总结与展望52-54
• 5.1 总结52
• 5.2 展望52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间发表论文60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘宝杰,邹正平,严明,刘火星,宁方飞,张永新,徐力平,蒋浩康,陈懋章;叶轮机计算流体动力学技术现状与发展趋势[J];航空学报;2002年05期

2 耿少娟;聂超群;黄伟光;冯涛;刘克;;不同叶轮形式下离心泵整机非定常流场的数值研究[J];机械工程学报;2006年05期

3 郭鹏程,罗兴，

本文编号：458377