本文的研究是在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFB0200901）的資助下開(kāi)展的。從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)角度出發(fā)協(xié)同提升離心泵水力和聲學(xué)性能較為困難,而運(yùn)用仿生原理提取自然界中的特殊生物原型特征進(jìn)行減阻降噪,是解決該問(wèn)題的較優(yōu)方案。仿生結(jié)構(gòu)的尺寸相對(duì)較小,采用直接數(shù)值模擬、分離渦模擬或大渦模擬等高精度數(shù)值計(jì)算方法研究其作用機(jī)理往往需要數(shù)億甚至數(shù)十億單元的大規(guī)模的網(wǎng)格,雖然我國(guó)快速發(fā)展的高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)為此提供了足夠的硬件支撐,但是與之配套的通用離心泵大規(guī)模網(wǎng)格劃分軟件相對(duì)較為匱乏。因此,研究面向分布式超級(jí)計(jì)算機(jī)的大規(guī)模并行網(wǎng)格生成算法,對(duì)于實(shí)現(xiàn)仿生離心泵的高精度數(shù)值模擬,建立關(guān)鍵流動(dòng)參數(shù)與減阻降噪之間的聯(lián)系具有重要的意義。本文采用理論機(jī)理分析、高精度數(shù)值模擬與試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法,圍繞并行網(wǎng)格生成、仿生葉片離心泵內(nèi)部流場(chǎng)和聲場(chǎng)特性以及離心泵多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化等進(jìn)行了深入地研究,旨在提出一種大規(guī)模并行網(wǎng)格生成算法,掌握離心泵仿生葉片減阻降噪機(jī)理,實(shí)現(xiàn)離心泵水力性能和聲學(xué)性能的協(xié)同提升。主要的工作和研究成果如下:1.闡述了并行網(wǎng)格生成的基本概念和基本思路,概述了運(yùn)用仿生思路進(jìn)行減阻降噪應(yīng)用和分析的研究現(xiàn)狀,歸... 

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 并行網(wǎng)格生成算法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 仿生表面減阻降噪研究現(xiàn)狀
        1.2.3 離心泵多目標(biāo)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 大規(guī)模并行網(wǎng)格生成算法研究
    2.1 并行網(wǎng)格生成技術(shù)研究
        2.1.1 并行網(wǎng)格生成基本框架
        2.1.2 網(wǎng)格區(qū)域分解及交界面網(wǎng)格生成算法
        2.1.3 基于約束Delaunay的并行體網(wǎng)格生成
        2.1.4 基于“天河二號(hào)”超算平臺(tái)的并行網(wǎng)格生成試驗(yàn)測(cè)試
    2.2 離心泵內(nèi)部流動(dòng)PIV測(cè)試
        2.2.1 試驗(yàn)裝置
        2.2.2 PIV試驗(yàn)離心泵模型
        2.2.3 PIV試驗(yàn)方案
        2.2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
    2.3 離心泵高精度數(shù)值模擬
        2.3.1 數(shù)值計(jì)算方法
        2.3.2 網(wǎng)格選取
        2.3.3 與PIV試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 離心泵仿生葉片減阻降噪特性及其機(jī)理分析
    3.1 仿生生物原型及非光滑表面提取
        3.1.1 計(jì)算模型
        3.1.2 仿生生物原型及非光滑結(jié)構(gòu)的提取
    3.2 試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
        3.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)裝置
        3.2.2 外特性測(cè)試系統(tǒng)
        3.2.3 內(nèi)場(chǎng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)
        3.2.4 試驗(yàn)用葉輪
        3.2.5 試驗(yàn)步驟
        3.2.6 試驗(yàn)結(jié)果
    3.3 數(shù)值模擬方法標(biāo)定
        3.3.1 內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算方法可靠性標(biāo)定
        3.3.2 內(nèi)場(chǎng)噪聲計(jì)算方法可靠性標(biāo)定
    3.4 仿生結(jié)構(gòu)對(duì)離心泵水力性能的影響
        3.4.1 離心泵葉輪內(nèi)流動(dòng)減阻評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
        3.4.2 仿生葉片離心泵的減阻率及效率變化情況分析
        3.4.3 仿生葉片壁面剪切力分析
    3.5 仿生葉片對(duì)流場(chǎng)狀態(tài)的影響與分析
        3.5.1 對(duì)葉輪流道內(nèi)流體速度分布的影響
        3.5.2 凹坑“反向渦”減阻機(jī)理分析
        3.5.3 對(duì)葉輪流動(dòng)區(qū)域內(nèi)渦結(jié)構(gòu)分布的影響
    3.6 仿生葉片對(duì)內(nèi)聲場(chǎng)的影響與分析
        3.6.1 基于Proudman的泵內(nèi)近場(chǎng)噪聲分析
        3.6.2 基于聲類比方程的泵內(nèi)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲分析
    3.7 聲學(xué)性能與減阻率、效率之間的聯(lián)系
    3.8 本章小結(jié)
第四章 仿生葉片離心泵效率、噪聲協(xié)同優(yōu)化方法
    4.1 基于響應(yīng)面的水力效率與噪聲多目標(biāo)優(yōu)化
        4.1.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.2 影響效率的參數(shù)間交互作用
        4.1.3 影響噪聲的參數(shù)間交互作用
    4.2 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果
    4.3 離心泵仿生優(yōu)化模型試驗(yàn)研究
        4.3.1 水力性能試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.2 離心泵內(nèi)場(chǎng)噪聲試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 研究總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
    一、發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    二、專利及軟件著作權(quán)申請(qǐng)
    三、參與科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3676858