離心泵葉輪流固耦合分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、泵是一種對流體做功的通用機(jī)械，具有很多種類。并且是一種在軍事領(lǐng)域、機(jī)械工業(yè)工程、能源等方面廣泛運(yùn)用的流體機(jī)械，國內(nèi)的離心泵普遍存在效率低、性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。為了讓葉輪在工作中更穩(wěn)定，保障整體性能，提高葉輪結(jié)構(gòu)可靠性，本文給出了離心泵葉輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，對離心泵葉輪的關(guān)鍵幾何設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了優(yōu)化，保證了離心泵的穩(wěn)定運(yùn)行，可用于工程實(shí)際問題。
　　本文基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、CFD技術(shù)、流固耦合技術(shù)對離心泵葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究內(nèi)容如下：

2、
　?。?）研究分析離心泵的性能影響參數(shù)，找出影響離心泵性能的關(guān)鍵參數(shù)，確定需要研究的試驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)法安排試驗(yàn)。
　?。?）利用SolidWorks對離心泵葉輪流道及葉輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維參數(shù)化實(shí)體建模。使用ANSYS Workbench中的MESH模塊對離心泵葉輪流道及葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分及前處理。
　?。?）基于ANSYS Workbench平臺(tái)，通過FLUENT模塊對離心泵葉輪流道進(jìn)行流場分析，研究流道流

3、體速度、壓力分布規(guī)律，計(jì)算相應(yīng)的水力效率；然后通過Static Structural模塊，基于CFD/CSD原理，完成對離心泵葉輪穩(wěn)態(tài)靜力學(xué)的分析，研究葉輪的內(nèi)部應(yīng)力與變形分布規(guī)律，并提取出各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的最大變形、最大應(yīng)力。
　?。?）利用MATLAB，采用Kriging模型，構(gòu)建離心泵葉輪關(guān)鍵設(shè)計(jì)變量與水力效率之間的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，基于MATLAB，采用SQP算法對離心泵葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)，采用FLUENT進(jìn)行仿真驗(yàn)