收藏本站
《兰州理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

离心泵叶片的参数化设计及其优化研究

张人会  
【摘要】:近年来,随着流动计算技术的发展,泵内流动的模拟技术已经得到了较快的发展,已经不仅局限于单相、稳态流动的计算,对于固液、汽液两相流动及泵内流动的瞬态特性的研究已成为当前水力机械领域的热点,在该方面的研究也取得了相当多的成绩。但是对于水力机械叶轮的设计及其优化问题的研究进展缓慢,主要还是因为水力机械内部高度复杂的三维湍流流动,加上叶轮复杂的流道形状难以参数化定义和旋转坐标系等因素影响。本文的工作主要围绕实现离心泵叶轮的参数化优化设计进行。主要的工作及创造性成果如下: 1.提出了离心叶轮轴面的参数化设计方法,提出采用首、末控制点均三点共线的5控制点的4次Bezier曲线控制叶轮轴面形状。采用微分方程生成结构化网格方法进行叶轮轴面的离散,并进行正交迭代。为生成近似正交的网格,在叶轮轴面的边界上提出采用非线性分布函数控制轴面边界上的节点分布,使得叶轮轴面生成的网格尽可能正交。将近似正交网格线看作是叶轮轴面流线及过水断面生成线,进行叶轮轴面面积的检查。 2.提出仍采用首、末控制点三点共线的5控制点的4次Bezier曲线来控制叶轮轴面前、后盖板流线的平面投影。这样就由有限个控制点确定了叶轮叶片的边界形状,实现了叶片边界的参数化控制。 3.提出采用偏微分方程曲面造型方法构建叶片的骨面,这样将离心泵叶片的设计问题转化成偏微分方程的边值问题,数值求解微分方程的边值问题即可实现离心泵叶片功能曲面的构建,这样只需要控制偏微分方程的边界条件及微分方程中的参数,即可达到控制叶片形状的目的,按照一定叶片加厚方式加厚叶片骨面即可得到叶片及叶轮的实体造型,实现离心泵叶片的参数化设计。 4.在实现离心泵叶片参数化设计的基础上提出采用基于试验设计的响应曲面方法对离心叶轮进行优化设计。通过对离心叶轮参数化控制的大量数值试验提出对离心叶轮进行了二因素二阶响应面分析,采用现代流动计算软件实现叶轮内流的流动数值计算,由数值试验代替模型试验,并对响应面模型进行了极值分析,得到了响应面模型上的极大值点,也即在二因素参数化控制条件下叶轮的最优设计。 5.考虑为了实现离心叶轮叶片的充分自由控制,提出增加叶片骨面各流线的相对位置关系(堆叠线)这一叶片形状控制参数。在三因素的情形下采用二阶、三阶响应面模型进行分析时,模型预测值与试验值均存在较大的误差,为此提出采用高阶偏微分方程超曲面数据建模方法,根据三因素组合试验设计的控制体边界面上的试验点的试验值,首先在边界面上进行样条曲面插值,得到微分方程在边界上的第一类边界条件,然后根据控制体中心节点的试验值进行反演计算控制体边界面上的第二类边界条件,这样在控制体上的各个试验点的试验值与超曲面模型预测值就完全一致。求解高阶微分方程得到三因素控制体上的超曲面数据模型,对超曲面模型的数据进行分析得到最优设计点的控制参数及其对应的最优设计离心泵叶轮。 6.最后还对优化设计结果进行分析,分析了最优设计叶轮内的流场分布规律,叶轮出口的射流-尾迹结构强度与泵能量损失间的关系,及最优设计叶轮叶片前、后盖板流线上的叶片安放角的分布规律。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH311

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐敦兵,李东波,窦万春,黎成勇,张世琪;图素拼合参数化设计[J];机械设计;1998年07期
2 夏琪,蔡敏;AutoCAD中基于超图约束驱动参数化设计的实现[J];工程设计;2000年04期
3 谢庆森,林俊聪,黄艳群;基于Pro/Engineer二次开发的自行车参数化设计[J];机械设计;2005年10期
4 韩伟娜;李东阳;王冰;;基于Autodesk Inventor的零件系列化设计[J];机械设计与制造;2007年05期
5 惠烨;李翔;王长浩;张富平;;基于SolidWorks的包装容器结构参数化设计[J];包装工程;2007年12期
6 张劲松;;基于UG/OPEN GRIP的系列化钢板弹簧参数化建模[J];化学工程与装备;2008年09期
7 谢光伟;麻栋兰;黄朝斌;杨霞;徐冠军;;基于Pro/E阿基米德蜗杆参数化设计[J];机械;2009年02期
8 谢征恒;王生泽;;基于SolidWorks API的椭圆齿轮参数化设计及加工仿真[J];东华大学学报(自然科学版);2009年04期
9 薛东彬;陈兴洲;王彦林;;基于Pro/E的滚珠丝杠参数化设计[J];机械;2009年09期
10 彭亦军;龚春全;严忠胜;卢永文;;离合器参数化设计及仿真分析系统研究[J];柴油机;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔芮华;;交流接触器CAD智能设计系统设想[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年
2 薛云娜;王勇;;新型滚轮齿条机构的啮合机理及其参数化设计[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
3 李竞;;用AutoLISP进行圆柱齿轮参数化设计[A];面向21世纪的图学教育——第十二届全国图学教育研讨会暨第三届制图CAI课件演示交流会论文集[C];2000年
4 陈堂功;崔芮华;李玲玲;孟庆龙;;参数化实体造型系统的研究[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年
5 汪超;张键;;射流泵参数化设计及虚拟装配的研究[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集(下)[C];2009年
6 赵景学;姜立;刘连民;任燕翔;;中国古典建筑参数化设计软件的研究与开发[A];第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
7 赵景学;姜立;刘连民;任燕翔;;中国古典建筑参数化设计软件的研究与开发[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
8 江涛;王进;;Pro/ENGINEER在机械设计中的应用[A];“绿色制造 质量管理”——海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会2011年会论文集[C];2011年
9 林丽生;廖国进;;水蒸汽喷射泵的应用与研究现状[A];真空技术与表面工程——第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2009年
10 陈仙清;;Pro/ENGINEER软件在小家电产品设计中的应用[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王曦;参数化设计也是艺术创作[N];中华建筑报;2010年
2 本报记者 付灿华;参数化设计[N];中国建设报;2010年
3 高岩;参数化设计:建筑设计的“高手”[N];建筑时报;2011年
4 ;参数化设计,在中国如何破冰前行?[N];中华建筑报;2011年
5 本报记者 王曦;参数化设计让工作更加便捷[N];中华建筑报;2008年
6 记者 陈韦;王振飞:好玩地做前卫建筑[N];中华建筑报;2010年
7 傅筱;建筑信息模型设计的基本概念[N];中华建筑报;2008年
8 记者 蔡立军 通讯员 田发萱;天发公司靠产学研联合促创新[N];中国冶金报;2006年
9 飞扬 王金生 白钰冰;以青春的名义出击[N];中国航天报;2007年
10 孙广明;春兰空调更加“冷酷”[N];中国质量报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张人会;离心泵叶片的参数化设计及其优化研究[D];兰州理工大学;2010年
2 刘晓芳;铁路车轮型面参数化设计理论[D];北京交通大学;2012年
3 迟瑞丰;乘用车概念车身参数化设计、仿真、优化一体化关键问题研究[D];吉林大学;2010年
4 肖丽雯;装配图参数化设计系统的实现及其关键技术的研究[D];东华大学;2002年
5 苏毅;结合数字化技术的自然形态城市设计方法研究[D];天津大学;2010年
6 戴春来;参数化设计理论的研究[D];南京航空航天大学;2002年
7 田韶鹏;基于特征信息传递的零件结构设计及其工艺几何分析方法研究[D];华中科技大学;2005年
8 袁华;几何约束求解中关键技术的研究[D];吉林大学;2009年
9 戴磊;基于CAD/CAE集成技术的开放式参数化结构形状优化设计平台[D];大连理工大学;2008年
10 周卫东;离心式井底增压系统设计与数值模拟研究[D];中国石油大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马玉娥;风机参数化设计数据库系统的研制与开发[D];西北工业大学;2002年
2 李赵雪;石油工程安装决策支持分析系统开发与研究[D];大连理工大学;2004年
3 郝兆祥;基于NX的覆盖件模具参数化设计研究[D];重庆大学;2010年
4 唐鹏;CAD二次开发技术与变压器参数化设计技术的研究及应用[D];广东工业大学;2011年
5 陈伟政;旋风式切槽机的参数化设计[D];甘肃工业大学;2001年
6 陈金华;机械系统的人机工程设计与参数化设计[D];南京理工大学;2002年
7 赵伟成;应用微软解决方案框架(MSF)研究开发橡胶挤出机螺杆参数化设计的CAD软件系统[D];北京化工大学;2003年
8 董成亮;基于中小型企业的可重构ERP系统中的关键技术研究[D];武汉理工大学;2005年
9 吴红霞;船闸结构的参数化设计及可视化研究[D];河海大学;2003年
10 胡莲君;弧齿准双曲面齿轮CAD系统开发[D];四川大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026