虹吸式坐便器排污過程數(shù)值模擬和基于MDO的管道優(yōu)化研究.pdf

1、水資源是人類生活生存和發(fā)展不可或缺的要素和條件，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴大及環(huán)境污染的加劇，可利用的水資源日益匱乏，甚至成為和能源、材料并列的戰(zhàn)略物質(zhì)。生活用水占用了相當份額的水資源，而便器沖洗用水又占全部生活用水量的三分之一左右，坐便器的節(jié)水設(shè)計是提高水資源利用效率的措施之一，是近期衛(wèi)生陶瓷業(yè)研究的重點，也是相關(guān)企業(yè)贏得市場的關(guān)鍵核心技術(shù)。 本文以多相流理論為基礎(chǔ)，建立了虹吸式坐便器工作過程的物理模型；以相同物理參數(shù)的液體代替檢測

2、用固體顆粒，進行了排污過程的計算流體動力學仿真；在此基礎(chǔ)上利用面向MDO代理模型的方法實現(xiàn)了坐便器結(jié)構(gòu)的節(jié)水優(yōu)化設(shè)計，取得初步成果。同時實施了部分的實物對比試驗。 本文的特色之處在于：1、以盡可能準確的多相流模型仿真虹吸式坐便器工作過程，以虛擬試驗代替昂貴且難以監(jiān)測的實物試驗，并提出了抽取關(guān)鍵沖洗參數(shù)(虹吸時間、虹吸的抽力)的方法，為坐便器結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。為提高效率，還實施了多機并行計算。 2、采納多學科設(shè)計優(yōu)化的思

3、路，用Kriging代理模型對坐便器的流道幾何與關(guān)鍵沖洗參數(shù)的關(guān)系建立數(shù)學模型，有效減少了時間和花費巨大的計算仿真次數(shù)。 3、將遺傳算法與適用于多目標處理的Pareto方法相結(jié)合，利用Pareto多目標遺傳算法MOGA尋優(yōu)Kriging模型，獲取虹吸式坐便器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化解。 4、對上述方法進行了算例驗證，獲得了初步的分析結(jié)果，并進行了部分的實物對比試驗。 總之，本文對虹吸式坐便器的節(jié)水設(shè)計提出了一套完整的解決方案，