發(fā)布時(shí)間：2020-11-22 03:07

　　 近年來,通過研究人員的不斷努力及CFD數(shù)值計(jì)算能力的不斷發(fā)展提高,對(duì)于離心泵內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值分析能力也獲得了較快發(fā)展,對(duì)于離心泵的研究越來越多,越來越廣泛,為此,在有關(guān)離心泵正問題的研究領(lǐng)域取得了一系列的科研成果,使研究人員對(duì)離心泵的內(nèi)部流動(dòng)有了更加深入的了解。但一直以來科研人員和學(xué)者在有關(guān)離心泵反問題的研究上一直沒有取得可喜的成果,對(duì)有關(guān)反問題的研究也較難進(jìn)行。這是因?yàn)殡x心泵的內(nèi)部流場(chǎng)極為復(fù)雜,以目前科研人員的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算方法并不能完全熟悉、掌握內(nèi)部湍流流動(dòng)的情況,對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)幾何形狀沒有較好的辦法進(jìn)行控制�；�于當(dāng)前有關(guān)離心泵葉片反問題研究所面臨的難點(diǎn),本文的主要研究?jī)?nèi)容和工作都是圍繞反問題方法展開的,為此,提出了一種新的反問題研究方法。主要工作及成果如下:1.提出一種新的離心泵葉片反問題研究方法。基于動(dòng)網(wǎng)格及UDF技術(shù)的離心泵葉輪葉片反問題方法,將動(dòng)網(wǎng)格變形方法和Fluent中UDF技術(shù)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)對(duì)離心泵葉片的控制。了解動(dòng)網(wǎng)格變形方法的基本原理和特點(diǎn)后,依據(jù)葉片上總壓(載荷)來控制葉片每一個(gè)時(shí)間步的變形,構(gòu)建通過載荷控制葉片變形的函數(shù),從而通過流場(chǎng)變量就能實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片形狀的控制。這在在反問題方法的研究中開拓新的研究領(lǐng)域。2.提出的動(dòng)網(wǎng)格反問題方法實(shí)際上屬于正反迭代的反問題方法。根據(jù)葉片目標(biāo)載荷與當(dāng)前葉片實(shí)際載荷的差值作為控制變量控制葉片每一次的變形,實(shí)現(xiàn)葉片的自動(dòng)變形及葉片變形過程中網(wǎng)格的重構(gòu)。3.根據(jù)提出的反問題方法,通過UDF編寫了基于動(dòng)網(wǎng)格方法的離心泵葉片反問題的計(jì)算程序,程序簡(jiǎn)單,節(jié)省計(jì)算時(shí)間,同時(shí)具備良好的穩(wěn)定性。4.由于葉輪葉片上的載荷分布并不規(guī)則,直接應(yīng)用葉片上的載荷控制葉片變形,導(dǎo)致變形后的葉片變得并不光順,從而影響數(shù)值模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性,因此在UDF程序中加入了曲線擬合功能,即通過最小二乘法原理對(duì)葉片上的載荷進(jìn)行前處理,對(duì)擬合后的葉片變形結(jié)果表明,采用最小二乘法擬合葉片載荷后葉片變形光順,流場(chǎng)計(jì)算合理。5.經(jīng)過對(duì)動(dòng)網(wǎng)格反問題方法得到的葉型的水力性能與目標(biāo)葉型水力性能的對(duì)比可以看出,動(dòng)網(wǎng)格反問題方法葉型的揚(yáng)程和效率與目標(biāo)葉型的揚(yáng)程和效率幾乎一致,表明該動(dòng)網(wǎng)格反問題方法是準(zhǔn)確、可行的。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH311
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 離心泵正、反問題研究進(jìn)展
    1.3 離心泵反問題研究的難點(diǎn)
    1.4 離心泵反問題方法研究進(jìn)展
    1.5 本文的主要研究工作
第2章 動(dòng)網(wǎng)格變形方法的原理及算法
    2.1 動(dòng)網(wǎng)格變形原理
        2.1.1 動(dòng)網(wǎng)格變形方法概述
        2.1.2 守恒型動(dòng)網(wǎng)格流場(chǎng)計(jì)算方程
    2.2 動(dòng)網(wǎng)格變形算法
        2.2.1 鋪層模型（Layering）
        2.2.2 彈性光順模型（SpringSmoothing）
        2.2.3 局部網(wǎng)格重構(gòu)模型（LocalRemeshing）
    2.3 動(dòng)網(wǎng)格變形方法的設(shè)置
        2.3.1 設(shè)定動(dòng)網(wǎng)格變形參數(shù)
        2.3.2 設(shè)置動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)區(qū)域
        2.3.3 預(yù)覽動(dòng)網(wǎng)格
    2.4 離心泵動(dòng)網(wǎng)格問題的建立
        2.4.1 離心泵葉片反問題的動(dòng)網(wǎng)格方法
        2.4.2 離心泵葉片的變形算法
        2.4.3 離心泵葉片的動(dòng)網(wǎng)格反問題算法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于動(dòng)網(wǎng)格反問題方法中UDF技術(shù)的應(yīng)用
    3.1 UDF技術(shù)概述
        3.1.1 UDF基礎(chǔ)
        3.1.2 FLUENT求解過程中UDF的調(diào)用順序
    3.2 基于動(dòng)網(wǎng)格反問題方法的UDF編程
        3.2.1 UDF編程的基本思路及內(nèi)容
        3.2.2 FLUENT中三種動(dòng)邊界控制實(shí)現(xiàn)方法
        3.2.3 葉片上載荷插值
        3.2.4 最小二乘法曲線擬合
        3.2.5 離心泵葉片反問題方法流程
    3.3 本章小結(jié)
第4章 基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的離心泵葉片反問題分析
    4.1 幾何模型的建立
        4.1.1 確定目標(biāo)葉片形狀
        4.1.2 確定初始葉片形狀
    4.2 計(jì)算模型網(wǎng)格劃分
        4.2.1 確定網(wǎng)格類型
        4.2.2 數(shù)值計(jì)算模型網(wǎng)格劃分
        4.2.3 網(wǎng)格無關(guān)性檢查
    4.3 葉片載荷求解
        4.3.1 初始模型數(shù)值計(jì)算
        4.3.2 計(jì)算初始葉片載荷
    4.4 結(jié)果分析與討論
        4.4.1 確定動(dòng)網(wǎng)格反問題方法得到的葉型
        4.4.2 水力性能對(duì)比分析
        4.4.3 葉片變形過程中對(duì)載荷、葉片型線及網(wǎng)格重構(gòu)的分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果

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本文編號(hào)：2894009