發(fā)布時間：2020-11-22 03:07

　　 近年來,通過研究人員的不斷努力及CFD數(shù)值計算能力的不斷發(fā)展提高,對于離心泵內(nèi)部流場的數(shù)值分析能力也獲得了較快發(fā)展,對于離心泵的研究越來越多,越來越廣泛,為此,在有關離心泵正問題的研究領域取得了一系列的科研成果,使研究人員對離心泵的內(nèi)部流動有了更加深入的了解。但一直以來科研人員和學者在有關離心泵反問題的研究上一直沒有取得可喜的成果,對有關反問題的研究也較難進行。這是因為離心泵的內(nèi)部流場極為復雜,以目前科研人員的經(jīng)驗和數(shù)值計算方法并不能完全熟悉、掌握內(nèi)部湍流流動的情況,對內(nèi)部流場幾何形狀沒有較好的辦法進行控制�；�于當前有關離心泵葉片反問題研究所面臨的難點,本文的主要研究內(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�；�于動網(wǎng)格及UDF技術的離心泵葉輪葉片反問題方法,將動網(wǎng)格變形方法和Fluent中UDF技術結合起來,實現(xiàn)對離心泵葉片的控制。了解動網(wǎng)格變形方法的基本原理和特點后,依據(jù)葉片上總壓(載荷)來控制葉片每一個時間步的變形,構建通過載荷控制葉片變形的函數(shù),從而通過流場變量就能實現(xiàn)對葉片形狀的控制。這在在反問題方法的研究中開拓新的研究領域。2.提出的動網(wǎng)格反問題方法實際上屬于正反迭代的反問題方法。根據(jù)葉片目標載荷與當前葉片實際載荷的差值作為控制變量控制葉片每一次的變形,實現(xiàn)葉片的自動變形及葉片變形過程中網(wǎng)格的重構。3.根據(jù)提出的反問題方法,通過UDF編寫了基于動網(wǎng)格方法的離心泵葉片反問題的計算程序,程序簡單,節(jié)省計算時間,同時具備良好的穩(wěn)定性。4.由于葉輪葉片上的載荷分布并不規(guī)則,直接應用葉片上的載荷控制葉片變形,導致變形后的葉片變得并不光順,從而影響數(shù)值模擬計算的準確性,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葉片上的載荷進行前處理,對擬合后的葉片變形結果表明,采用最小二乘法擬合葉片載荷后葉片變形光順,流場計算合理。5.經(jīng)過對動網(wǎng)格反問題方法得到的葉型的水力性能與目標葉型水力性能的對比可以看出,動網(wǎng)格反問題方法葉型的揚程和效率與目標葉型的揚程和效率幾乎一致,表明該動網(wǎng)格反問題方法是準確、可行的。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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、反問題研究進展
    1.3 離心泵反問題研究的難點
    1.4 離心泵反問題方法研究進展
    1.5 本文的主要研究工作
第2章 動網(wǎng)格變形方法的原理及算法
    2.1 動網(wǎng)格變形原理
        2.1.1 動網(wǎng)格變形方法概述
        2.1.2 守恒型動網(wǎng)格流場計算方程
    2.2 動網(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)格重構模型（LocalRemeshing）
    2.3 動網(wǎng)格變形方法的設置
        2.3.1 設定動網(wǎng)格變形參數(shù)
        2.3.2 設置動網(wǎng)格的運動區(qū)域
        2.3.3 預覽動網(wǎng)格
    2.4 離心泵動網(wǎng)格問題的建立
        2.4.1 離心泵葉片反問題的動網(wǎng)格方法
        2.4.2 離心泵葉片的變形算法
        2.4.3 離心泵葉片的動網(wǎng)格反問題算法
    2.5 本章小結
第3章 基于動網(wǎng)格反問題方法中UDF技術的應用
    3.1 UDF技術概述
        3.1.1 UDF基礎
        3.1.2 FLUENT求解過程中UDF的調用順序
    3.2 基于動網(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中三種動邊界控制實現(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
第4章 基于動網(wǎng)格技術的離心泵葉片反問題分析
    4.1 幾何模型的建立
        4.1.1 確定目標葉片形狀
        4.1.2 確定初始葉片形狀
    4.2 計算模型網(wǎng)格劃分
        4.2.1 確定網(wǎng)格類型
        4.2.2 數(shù)值計算模型網(wǎng)格劃分
        4.2.3 網(wǎng)格無關性檢查
    4.3 葉片載荷求解
        4.3.1 初始模型數(shù)值計算
        4.3.2 計算初始葉片載荷
    4.4 結果分析與討論
        4.4.1 確定動網(wǎng)格反問題方法得到的葉型
        4.4.2 水力性能對比分析
        4.4.3 葉片變形過程中對載荷、葉片型線及網(wǎng)格重構的分析
    4.5 本章小結
結論與展望
參考文獻
致謝
附錄A攻讀學位期間發(fā)表的論文及科研成果

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本文編號：2894009