基于代理模型的核泵水力性能优化设计研究

发布时间：2021-02-06 01:09

　　核泵作为核电站中的关键设备,主要为循环流动介质提供动力,其性能稳定性关系到核电站的运行安全。为了提高核泵过流部件运行过程中的稳定性和高效性,有必要对核泵结构进行性能优化研究。核一级泵通过叶片做功为冷却剂提供能量,克服在反应堆、蒸汽发生器以及管路中所产生的能量损耗,核二级泵是安全等级仅次于核一级泵的辅助设备。水力性能是水力机械设计的主要内容,主要包括效率、扬程、汽蚀以及偏工况下的运行稳定性。研究核泵过流部件的水力性能自动优化方法已成为现在研究的热点。针对核主泵叶轮和导叶以及核二级泵叶片前缘,提出基于Brizer曲线和叶片角变化规律的参数化方法,通过流场仿真软件进行水力性能分析。在Matlab软件中进行数据连接并执行整个优化过程。本文研究的主要内容为:（1）进行泵一维水力设计和参数化建模。通过速度系数法编写一维设计算法,在基本性能参数的基础上,实现主要几何参数的计算。构建关于核泵叶轮和导叶的参数化模型,由一系列基本结构参数实现过流部件的快速更新,也能避免参数的干涉影响。（2）核主泵单点和多点水力性能优化。在CFX中完成核主泵设计流量和偏流量工况的水力性能计算,提取效率、扬程等性能参数。约束... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 论文研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 泵传统设计方法
        1.2.2 泵一维设计方法
        1.2.3 基于代理模型的泵水力性能优化
        1.2.4 泵汽蚀性能优化
    1.3 研究问题的提出
    1.4 本文主要研究内容
2.泵水力性能优化方法的实现
    2.1 基于代理模型的优化方法
        2.1.1 实验设计
        2.1.2 代理模型
        2.1.3 全局优化
    2.2 优化流程
        2.2.1 混流泵参数化建模
        2.2.2 水力性能分析方法
        2.2.3 优化过程
    2.3 本章小结
3 叶轮和导叶的一维设计及快速造型
    3.1 叶轮一维设计方法
        3.1.1 泵主要性能要求
        3.1.2 叶轮主要尺寸的计算
        3.1.3 叶片进出口安放角的计算
    3.2 叶轮和导叶参数化造型
        3.2.1 子午流道的参数化描述
        3.2.2 叶片空间形状控制
    3.3 本章小结
4 核主泵单点和多点水力性能优化
    4.1 泵性能优化数学列式
        4.1.1 单点优化数学模型
        4.1.2 多点优化数学模型
    4.2 水力性能计算
        4.2.1 计算模型设置
        4.2.2 不同湍流模型的计算分析
    4.3 单点优化结果
        4.3.1 性能优化结果及误差计算
        4.3.2 单流道和全流道计算误差分析
        4.3.3 内流场分析和叶轮反击系数计算
    4.4 多点优化结果
        4.4.1 代理模型精度检查
        4.4.2 参数优化结果
        4.4.3 性能曲线对比
        4.4.4 内流场分析
    4.5 多点与单点优化结果对比
    4.6 本章小结
5 核二级泵汽蚀性能优化
    5.1 汽蚀基本理论和优化策略
        5.1.1 汽蚀产生机理及基本方程
        5.1.2 汽蚀优化问题策略
    5.2 叶片前缘参数化方法
        5.2.1 叶片安放角与厚度变化曲线
        5.2.2 叶片前缘形状控制
    5.3 基于单相流计算的泵汽蚀性能优化
        5.3.1 多目标优化问题
        5.3.2 基于RBF代理模型的多目标优化过程
        5.3.3 单相流计算模型设置
    5.4 单相流优化结果与精度验证
        5.4.1 代理模型精度检查
        5.4.2 Pareto最优前沿解及优化误差
    5.5 多相流汽蚀分析和讨论
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3019891