【摘要】：襯塑泵在輸送介質(zhì)的過(guò)程中,其內(nèi)的流體與葉輪之間存在著相互作用。襯塑泵在抽送熱介質(zhì)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力,使其發(fā)生熱變形,葉輪與前泵蓋間的間隙即葉輪前間隙發(fā)生變化。間隙過(guò)小,液體會(huì)使泵殼與葉輪因受熱膨脹變形,在葉輪與前泵蓋間引起摩擦,加劇葉輪的磨損;間隙過(guò)大,會(huì)在泵殼和葉輪間隙間產(chǎn)生回流,使容積效率降低。目前國(guó)內(nèi)外大部分學(xué)者在對(duì)襯塑泵進(jìn)行研究分析時(shí),還未發(fā)現(xiàn)有人對(duì)其進(jìn)行CFD內(nèi)流場(chǎng)分析、流固耦合分析及熱固耦合分析。為獲得襯塑泵結(jié)構(gòu)在熱固耦合條件下的最佳結(jié)構(gòu)組合參數(shù),根據(jù)給定的性能參數(shù),計(jì)算出各結(jié)構(gòu)參數(shù),對(duì)其進(jìn)行建模,并對(duì)所建模型進(jìn)行CFD流場(chǎng)分析;選擇襯塑泵葉輪的進(jìn)口安裝角βb1、出口安裝角βb2、包角φ、葉輪進(jìn)口直徑D1、出口直徑D2為正交實(shí)驗(yàn)的五個(gè)因素,設(shè)計(jì)并完成正交實(shí)驗(yàn),對(duì)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行極差分析,得出以效率和汽蝕余量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)下的組合參數(shù);為得到襯塑泵在效率最大、汽蝕最小條件下的最佳結(jié)構(gòu)組合參數(shù),運(yùn)用遺傳算法對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化;將所建模型導(dǎo)入到ANSYS Workbench中,對(duì)襯塑泵結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行熱固、流固、流熱固耦合分析,分析得出其在各耦合場(chǎng)條件下的位移變形及應(yīng)力分布情況;建立襯塑泵葉輪結(jié)構(gòu)在多場(chǎng)耦合條件下的正交實(shí)驗(yàn)表,采用數(shù)值分析方法對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析,獲得各結(jié)構(gòu)參數(shù)在各評(píng)價(jià)指標(biāo)條件下的影響情況及最佳組合參數(shù);以葉輪的最小位移變形和最小應(yīng)力為參考指標(biāo),運(yùn)用綜合加權(quán)評(píng)分法及田口算法對(duì)襯塑泵熱固耦合分析結(jié)果進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化;通過(guò)對(duì)耦合分析結(jié)果進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,得到了在位移最小及應(yīng)力最小情況下的最佳組合參數(shù);根據(jù)綜合加權(quán)評(píng)分法優(yōu)化得到的襯塑泵葉輪的參數(shù)組合,采用3D打印技術(shù)打印出實(shí)物模型,并對(duì)其性能進(jìn)行水力性能實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著襯塑泵流量的減小,其揚(yáng)程值逐漸增加。通過(guò)對(duì)襯塑泵的流場(chǎng)、熱結(jié)構(gòu)場(chǎng)和固體場(chǎng)進(jìn)行了多場(chǎng)條件下的耦合分析,可得到其在多場(chǎng)耦合條件下的位移及應(yīng)力分布情況:葉輪的位移分布沿其中心軸呈逐步遞增趨勢(shì),且最大位移變形發(fā)生在葉輪邊緣處,最小位移位于葉輪中心軸處;可根據(jù)葉輪邊緣的最大變形量來(lái)控制葉輪結(jié)構(gòu)與蝸殼的間隙,這為襯塑泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造提供了參考依據(jù);襯塑泵葉輪結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力集中部位位于葉輪中心軸處;其在熱固耦合條件下的最大位移變形量為1.0629mm,最大等效應(yīng)力為9.2606MPa;流固耦合條件下的最大變形量為0.77391mm,最大等效應(yīng)力為5.8128MPa;流熱固耦合條件下的最大變形量為1.7717mm,最大等效應(yīng)力為10.31MPa;運(yùn)用綜合加權(quán)評(píng)分法和田口算法對(duì)襯塑泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,可以得到其在熱固耦合作用下的最佳結(jié)構(gòu)組合參數(shù)分別為:A3B1C3D4E2,即葉輪進(jìn)口直徑D1為76mm,出口直徑D2為252mm,進(jìn)口角βb1為26°,出口角βb2為32°,包角φ為105°;和A3B1C3D2E2,即當(dāng)葉輪進(jìn)口直徑D1為76mm,出口直徑D2為252mm,進(jìn)口角βb1為26°,出口角βb2為24°,包角φ為105°時(shí),襯塑泵葉輪的總位移變形和應(yīng)力最小;對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)兩種參數(shù)優(yōu)化方法得出的參數(shù)組合基本一致。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2343501