钟形进水流道水力优化及参数化设计软件开发

发布时间：2017-07-20 19:22

  本文关键词：钟形进水流道水力优化及参数化设计软件开发

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【摘要】：进水流道是泵装置中连接泵站前池和水泵叶轮室的重要部件。进水流道的主要作用是调整水流流态,为水泵叶轮室进口提供符合叶轮水力设计要求的进水流态。理想的进水流态是确保水泵在泵装置中处于最佳工作状态、获得最佳能量性能及空化性能的必要条件。如果进水流道内流态不良,可能会导致水泵的效率降低,甚至会威胁泵站的安全运行。因此,研究进水流道的水力性能具有重要的理论意义和实用价值。工程中设计进水流道往往需要花费大量的时间去绘制单线图。如果能够设计—个界面,用户只要提供流道的基本参数就能自动绘图,那么必然会省去很多绘图时间,大大提高工作效率。因此,对进水流道的参数化二维绘图软件设计具有一定的工程实用价值。与低扬程立式泵配套使用的进水流道一般有肘形、钟形、簸箕形、斜式及箱涵式等几种形式。本文主要对钟形进水流道进行研究,研究内容分为两个部分：第一部分是流道的水力优化设计研究,第二部分是流道的二维参数化绘图软件设计研究。钟形进水流道水力优化设计研究采用了流体力学Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型对钟形进水流道进行了数值模拟研究,其主要内容是：分析比较了钟形进水流道几何参数对流道水力性能的影响,包括：叶轮中心高度、流道进口宽度、流道长度、喇叭管高度和流道下边线倾角。在这些几何参数中,叶轮中心高度对流道水力性能的影响最大；流道进口宽度对流道水力性能的有一定影响但并不大；流道长度对流道水力性能影响较小,主要取决于泵房上部结构布置的需要；在叶轮中心高度不变的条件下喇叭管高度的改变对流道水力性能有一定影响,其值取为0.6D0时水力性能最好；流道下边线倾角越大,流道的水力性能越差,然而土建投资越省,因此要兼顾两方面要求。运用前文优化后的结论,以某泵站的肘形进水流道设计参数为基础,进行了钟形进水流道的设计,并与原泵站流道进行了比较,结果表明钟形进水流道在水力性能和土建投资两个方面具有自身优势及实用性。二维参数化绘图软件设计部分采用某种钟形进水流道线型设计方法,编制了设计主程序(主要由喇叭管、导水锥、蜗壳吸水室和进口直线段四个部分组成)。以AutoCAD绘图软件作为绘图平台,运用Visual Basic语言与其做接口,编制了绘制钟形进水流道剖面图、俯视图及断面图的程序,并设计了软件的界面。实现了钟形进水流道的二维参数化软件的绘图。
【关键词】：钟形进水流道 数值模拟 优化设计 参数化设计 绘图
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV675
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符号说明10-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 钟形进水流道简介14-16
• 1.2.1 钟形进水流道的特点及应用14
• 1.2.2 钟形进水流道的研究现状14-16
• 1.3 论文主要研究的方法和内容16-17
• 第2章 进水流道数值模拟理论17-26
• 2.1 湍流的基本特性17
• 2.2 基本控制方程17
• 2.3 湍流数值模拟方法及湍流模型17-23
• 2.3.1 时间平均法湍流模型18-22
• 2.3.2 空间过滤法湍流模型22
• 2.3.3 近壁区处理22-23
• 2.4 离散方法23-26
• 2.4.1 有限单元法23
• 2.4.2 有限差分法23-24
• 2.4.3 有限体积法24-26
• 第3章 流道的单线图设计及其前处理设置26-36
• 3.1 钟形进水流道线型设计26-30
• 3.1.1 喇叭管线型设计26-27
• 3.1.2 导水锥线型设计27-28
• 3.1.3 蜗壳吸水室线型设计28-30
• 3.1.4 进口直线段线型设计30
• 3.2 本文运用流体软件的流程30-31
• 3.3 计算流场的计算区域及边界条件31-33
• 3.3.1 计算区域32
• 3.3.2 控制方程32
• 3.3.3 边界条件32-33
• 3.4 网格33-34
• 3.4.1 网格的类型33-34
• 3.4.2 网格的生成34
• 3.5 求解格式34-35
• 3.6 迭代收敛判断35-36
• 第4章 钟形进水流道的水力优化研究36-48
• 4.1 钟形进水流道优化目标函数36
• 4.2 流道叶轮中心高度对水力性能的影响36-40
• 4.2.1 改变喇叭管高度h_037-38
• 4.2.2 改变喇叭管悬空高h_138-40
• 4.3 流道进口宽度对水力性能的影响40-41
• 4.4 流道长度对水力性能的影响41-43
• 4.5 喇叭管高度对水力性能的影响43-45
• 4.6 流道下边线倾角对水力性能的影响45-46
• 4.7 本章小结46-48
• 第5章 流道几何参数变化规律的应用48-55
• 5.1 原方案三维数值计算48-49
• 5.2 钟形进水流道方案计算49-53
• 5.3 方案比较53-55
• 第6章 钟形进水流道的参数化设计55-69
• 6.1 CAD二次开发理论55-56
• 6.2 Visual Basic简介56-60
• 6.2.1 VB的特点57-58
• 6.2.2 VB的特征衡量58-59
• 6.2.3 VB的相关控件59-60
• 6.3 软件开发流程60-66
• 6.3.1 软件界面设计61
• 6.3.2 单线图的绘制61-62
• 6.3.3 在VB中调用AutoCAD62-63
• 6.3.4 VB中基本绘图命令63-64
• 6.3.5 VB中的编辑命令64-65
• 6.3.6 软件的出图效果65-66
• 6.4 流道内流场计算66-69
• 第7章 总结与展望69-71
• 7.1 总结69-70
• 7.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77

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3 杨德志;钟形进水流道出口PIV流场测试与数值模拟[D];扬州大学;2011年

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本文编号：569621