本文關鍵詞：ZA80-50-160離心泵性能預測及其優(yōu)化設計的研究

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【摘要】：離心泵作為流體機械,在國民經濟的各個部門得到了廣泛應用。近幾年,隨著計算機技術迅速發(fā)展,CAD技術在離心泵設計方面得到了廣泛應用,CFD數值模擬技術能夠很好地模擬離心泵內部流動并預測離心泵的性能。為了在產品研發(fā)上盡量減少研發(fā)成本,縮短產品的研發(fā)周期,就需要將CAD技術、CFD數值模擬技術和優(yōu)化設計方法有機結合起來,快速得到離心泵的三維模型,預測離心泵性能并對其進行優(yōu)化設計。 本文的主要工作和成果如下： (1)綜述了國內外離心泵性能預測方法現(xiàn)狀、CFD數值模擬技術和離心泵優(yōu)化設計方法發(fā)展現(xiàn)狀。 (2)利用Pro/E準確構建了離心泵水力模型,并利用Gambit劃分該模型的網格,在軟件Fluent中進行了定常數值模擬。 (3)在比較分析現(xiàn)今應用較為普遍的幾種離心泵圓盤摩擦損失和容積損失計算方法的基礎上,選擇了一種方法對數值模擬結果進行后處理,并得到了離心泵在七個典型工況下的性能參數。與泵的試驗數據對比分析,結果發(fā)現(xiàn)：定常數值模擬在設計工況下預測精度較高,揚程誤差為1.58%,軸功率誤差為3.17%,效率誤差為1.63%。 (4)深入分析了葉輪、渦殼的靜壓、動壓、總壓、湍動能和速度矢量云圖。 (5)在分析泵性能的基礎上,提出了兩個優(yōu)化方案,以提高效率為目標對泵進行了優(yōu)化。在第一種優(yōu)化方案中,建立了葉輪外徑D2與葉片出口安放角β2、葉片數Z、葉輪出口寬度b2的優(yōu)化函數,得出了優(yōu)化后葉輪的尺寸參數。在第二種優(yōu)化設計方案中,應用泵專業(yè)設計軟件CFturbo,重新設計了泵的葉片,得出優(yōu)化后的離心泵葉輪模型。根據兩個方案優(yōu)化后的結果,重新進行了離心泵定常多相位數值模擬,將所得的模擬數據與優(yōu)化前的模擬數據進行對比。結果表明：方案一中,優(yōu)化后揚程下降了0.59m,軸功率下降了0.15kW,效率提高了0.38%；方案二中,優(yōu)化后揚程下降了1.05m,軸功率下降了0.37kW,效率提高了1.89%。
【關鍵詞】：離心泵 數值模擬 優(yōu)化設計 優(yōu)化函數
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH311
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 選題的背景和意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 離心泵性能預測的基本理論和方法12-13
• 1.2.2 計算流體動力學的發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.2.3 離心泵數值模擬國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 離心泵優(yōu)化設計技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 目前存在和待解決的問題16-17
• 1.3.1 水力模型的建立16-17
• 1.3.2 湍流模型的選擇17
• 1.3.3 數值模擬結果的修正17
• 1.3.4 離心泵優(yōu)化設計方法的選擇17
• 1.4 課題項目背景17-18
• 1.5 本文研究內容18-19
• 第2章 離心泵水力模型的建立和模擬前處理19-29
• 2.1 葉輪的實體建模19-21
• 2.2 渦殼的實體建模21
• 2.3 水力模型的網格劃分21-25
• 2.3.1 網格生成技術22
• 2.3.2 非結構化網格和結構化網格22
• 2.3.3 分塊網格22-23
• 2.3.4 葉輪的網格劃分23
• 2.3.5 渦殼的網格劃分23-24
• 2.3.6 網格數量的選擇24-25
• 2.4 離心泵模型邊界設置25
• 2.5 FLUENT中的邊界條件設置25-28
• 2.5.1 動靜區(qū)域的耦合模型25
• 2.5.2 湍流模型的選取25-27
• 2.5.3 數值模擬的收斂判定27-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第3章 離心泵性能預測29-45
• 3.1 數值模擬結果計算29-34
• 3.1.1 機械損失29-31
• 3.1.2 容積損失及容積效率31-33
• 3.1.3 離心泵性能預測的計算33-34
• 3.2 離心泵試驗性能檢測34-39
• 3.2.1 試驗裝置34-35
• 3.2.2 壓力的測量35
• 3.2.3 扭矩和轉速的測量35-36
• 3.2.4 流量的測量36
• 3.2.5 揚程的測量36-37
• 3.2.6 功率的測量37
• 3.2.7 離心泵試驗性能曲線37-39
• 3.3 離心泵定常多相位數值模擬39-44
• 3.3.1 揚程對比分析39-40
• 3.3.2 軸功率對比分析40-42
• 3.3.3 性能曲線對比分析42-44
• 3.4 本章總結44-45
• 第4章 離心泵內流場分析45-55
• 4.1 離心泵葉輪前蓋板內流場分析45-50
• 4.2 離心泵葉片流場分析50
• 4.3 離心泵葉輪后蓋板流場分析50-51
• 4.4 離心泵渦殼流場分析51
• 4.5 設計工況下中間截面流場分析51-54
• 4.6 本章總結54-55
• 第5章 離心泵葉輪的優(yōu)化設計55-73
• 5.1 葉輪優(yōu)化設計的前處理55-58
• 5.1.1 優(yōu)化方案的分析55-56
• 5.1.2 優(yōu)化方案的確定56-58
• 5.2 優(yōu)化方案一58-66
• 5.2.1 優(yōu)化過程58-61
• 5.2.2 多變量約束優(yōu)化61-63
• 5.2.3 優(yōu)化前后性能參數對比63-64
• 5.2.4 優(yōu)化后流場分析64-66
• 5.3 優(yōu)化方案二66-71
• 5.3.1 優(yōu)化過程66-69
• 5.3.2 優(yōu)化前后性能參數對比69-70
• 5.3.3 優(yōu)化后流場分析70-71
• 5.4 本章總結71-73
• 第6章 總結與展望73-75
• 6.1 總結73-74
• 6.2 展望74-75
• 附錄A75-77
• 附錄B77-79
• 參考文獻79-81
• 致謝81-83
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果83

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：1131887