離心泵葉輪流固耦合分析及結構優(yōu)化.pdf

1、泵是一種對流體做功的通用機械，具有很多種類。并且是一種在軍事領域、機械工業(yè)工程、能源等方面廣泛運用的流體機械，國內(nèi)的離心泵普遍存在效率低、性能不穩(wěn)定等缺點。為了讓葉輪在工作中更穩(wěn)定，保障整體性能，提高葉輪結構可靠性，本文給出了離心泵葉輪的結構優(yōu)化模型，對離心泵葉輪的關鍵幾何設計變量進行了優(yōu)化，保證了離心泵的穩(wěn)定運行，可用于工程實際問題。
　　本文基于實驗設計、CFD技術、流固耦合技術對離心泵葉輪結構進行優(yōu)化設計。主要研究內(nèi)容如下：

2、
　　（1）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鍵參數(shù)，確定需要研究的試驗參數(shù)，根據(jù)均勻?qū)嶒炘O計法安排試驗。
　　（2）利用SolidWorks對離心泵葉輪流道及葉輪的結構進行三維參數(shù)化實體建模。使用ANSYS Workbench中的MESH模塊對離心泵葉輪流道及葉輪結構進行網(wǎng)格劃分及前處理。
　　（3）基于ANSYS Workbench平臺，通過FLUENT模塊對離心泵葉輪流道進行流場分析，研究流道流

3、體速度、壓力分布規(guī)律，計算相應的水力效率；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)靜力學的分析，研究葉輪的內(nèi)部應力與變形分布規(guī)律，并提取出各實驗點的最大變形、最大應力。
　　（4）利用MATLAB，采用Kriging模型，構建離心泵葉輪關鍵設計變量與水力效率之間的優(yōu)化設計數(shù)學模型，基于MATLAB，采用SQP算法對離心泵葉輪結構優(yōu)化設計數(shù)學模型進行尋優(yōu)，采用FLUENT進行仿真驗