蝸殼式混流泵憑借其高效可靠、應用范圍廣、且使用維修方便的特點,其廣泛用于農(nóng)田排灌及工業(yè)用水等工程中。為了響應國家節(jié)能減排政策的號召,蝸殼式混流泵多目標優(yōu)化的領域具有十分廣闊的前景。本文的研究對象為一臺比轉速為433的蝸殼式混流泵,以提升設計工況水力效率和揚程為優(yōu)化目標,利用ISIGHT平臺結合NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法,對混流泵葉輪和蝸殼的設計參數(shù)進行多目標優(yōu)化,并對優(yōu)化前后蝸殼式混流泵的空化性能進行對比分析。本文研究的主要內(nèi)容及成果如下:(1)采用UG軟件分別對蝸殼式混流泵的蝸殼和葉輪進行三維建模,并利用ANSYS軟件對該混流泵進行多工況的定常數(shù)值模擬計算。內(nèi)流場模擬結果顯示:葉輪進口處存在大面積低壓區(qū)域,且靠近隔舌處有明顯的漩渦、回流現(xiàn)象,降低了混流泵的水力性能。(2)在ISIGHT優(yōu)化平臺中集成UG、ICEM CFD和ANSYS CFX軟件,建立起葉輪蝸殼參數(shù)化建模、網(wǎng)格劃分、流場數(shù)值計算對比的自動優(yōu)化體系。選取混流泵葉輪和蝸殼的設計參數(shù)為優(yōu)化變量,以提升設計工況下水力效率和揚程為目標,并設置抗汽蝕性能和葉輪蝸殼的匹配性為約束條件,對模型泵設計參數(shù)進行多目標優(yōu)化,并通過CFD技術對比優(yōu)...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 混流泵的研究進展
        1.2.2 遺傳算法在流體機械中的應用
        1.2.3 混流泵的空化研究
    1.3 本文主要的研究內(nèi)容
第二章 CFD基礎和數(shù)值模擬平臺
    2.1 數(shù)值模擬理論基礎
        2.1.1 計算流體力學概述
        2.1.2 控制方程
        2.1.3 湍流模型
    2.2 ISIGHT優(yōu)化平臺及優(yōu)化算法概述
        2.2.1 ISIGHT軟件介紹
        2.2.2 ISIGHT優(yōu)化算法概述
    2.3 空化模擬基礎
    2.4 本章小結
第三章 模型泵內(nèi)部流動數(shù)值分析
    3.1 模型泵建立及網(wǎng)格劃分
        3.1.1 蝸殼式混流泵三維建模
        3.1.2 網(wǎng)格劃分
        3.1.3 網(wǎng)格無關性檢查
    3.2 ANSYS CFX模擬分析設置
        3.2.1 邊界條件及交界面設置
        3.2.2 模擬計算收斂標準
        3.2.3 湍流模型的選定
        3.2.4 外特性驗證
    3.3 模型泵內(nèi)流場分析
        3.3.1 模型泵靜壓分布
        3.3.2 模型泵速度矢量分析
    3.4 本章小結
第四章 混流泵多目標優(yōu)化設計
    4.1 模型泵優(yōu)化變量的選定
    4.2 優(yōu)化數(shù)值模型
        4.2.1 目標函數(shù)
        4.2.2 設計變量
        4.2.3 約束函數(shù)
    4.3 基于ISIGHT的優(yōu)化求解流程
        4.3.1 多目標優(yōu)化運算流程控制
        4.3.2 多目標優(yōu)化算法的選擇
        4.3.3 多目標優(yōu)化設計的運行
    4.4 優(yōu)化結果分析
        4.4.1 優(yōu)化前后混流泵參數(shù)對比
        4.4.2 混流泵優(yōu)化前后外特性分析
        4.4.3 優(yōu)化前后混流泵內(nèi)流場分析
    4.5 本章小結
第五章 空化數(shù)值模擬
    5.1 空化計算方法
        5.1.1 混合物均相流控制方程
        5.1.2 空泡動力學方程
        5.1.3 空化模擬計算設置
    5.2 空化性能模擬結果分析
        5.2.1 優(yōu)化前后空化性能曲線對比
        5.2.2 多工況下臨界汽蝕余量分析
    5.3 空泡體積分數(shù)分布
        5.3.1 設計工況下空泡體積分數(shù)分布規(guī)律
        5.3.2 偏工況下空泡體積分數(shù)分布規(guī)律
        5.3.3 多工況下前蓋板空泡體積分數(shù)分布規(guī)律
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3831953