国家自然科学基金(51109104)
- 作品数：5 被引量：53H指数：4
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- 基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮优化研究被引量：6
- 2014年
- 针对传统离心叶轮优化设计方法的不足,提出基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮的优化方法。该优化方法在求设计目标函数对流道形状控制变量的梯度时,忽略流道形状的变化对流场状态变量的影响,因此在一次优化循环中,只需要进行一次流场计算,避免应用有限差分方法中计算一次梯度矢量时需要多次计算流场,也避免在伴随方法中复杂的伴随方程的推导及求解,计算量大大减少。以低比转速离心叶轮作为研究对象,采用泰勒展开法参数化控制二维叶片形状,将泰勒多项式中的系数视为控制变量,选取作用在叶片上的转矩作为优化目标函数。应用不完全敏感性方法易于计算目标函数对控制变量的梯度,沿梯度矢量的反方向不断更新叶片形状来逐步寻优,最终找到目标函数值最小时的最优设计,算例计算结果表明,提出的不完全敏感性方法应用于低比转速离心叶轮优化是可行的。
- 张人会郭广强杨军虎李仁年郑凯
- 关键词：离心叶轮参数化优化设计
- 不同径向间隙对双蜗壳泵径向力影响的数值模拟被引量：7
- 2013年
- 通过改变蜗壳基圆直径改变叶轮与隔舌之间的间隙,采用CFD软件Fluent对5种蜗壳基圆直径的双蜗壳离心泵作全流场计算.计算采用雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.通过离心泵径向力的数学计算模型获得不同基圆直径离心泵叶轮所受的径向力大小,并对其进行比较分析.结果表明:相比于单蜗壳泵,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力;不同基圆直径工况下,随着基圆直径的增大,叶轮所受的径向力大小先减小后增大,说明适当增大蜗壳基圆直径能减小作用在叶轮上的径向力,起到降低振动和噪音的作用,并使效率有所提高.同时针对蜗壳基圆直径为397mm的泵进行性能试验,与数值模拟结果对比分析表明数值模拟的方法可行.
- 刘宜蒋跃张人会韩正杰
- 关键词：离心泵双蜗壳径向力数值模拟
- 旋喷泵集流管喉部截面积数值模拟计算
- 2013年
- 利用流体的三大控制方程作为理论基础,采用交错网格,使用Simple算法,对旋喷泵的内部流场作多种参数的三维数值模拟.以XP300-3型旋喷泵作为研究对象,在已有的研究基础上,对集流管喉部截面积进行多组参数、较详细的设计,分析比较,得出不同喉部截面积对泵性能的影响.研究结果为旋喷泵集流管的优化设计和能量损失分析提供了理论依据,为旋喷泵集流管入口段的优化设计提供借鉴.
- 刘宜韩正杰张人会蒋跃邬国秀
- 关键词：旋喷泵CFD数值模拟
- 液环泵内部气液两相流动及其性能分析被引量：33
- 2014年
- 为改善液环泵水力性能,采用VOF气液两相流动模型对液环真空泵内部三维非稳态气液两相流动进行数值模拟。通过数值模拟分析叶轮及泵腔内的流线分布、速度分布、相态分布及压力分布规律,对泵内复杂的二次流进行了分析,对液环真空泵工作过程中泵内气液两相流的自由分界面进行追踪,并分析了泵内气液两相流自由分界面的变化规律及其与泵外特性的关系。对液环泵进行试验研究,模拟结果与试验结果进行对比分析表明,数值方法结果与试验结果基本一致,能够较准确地描述液环泵内气液两相流流动规律,捕捉气液分界面,预估液环泵的水力性能,为液环泵的性能优化研究提供了依据。
- 张人会郭广强杨军虎李仁年
- 关键词：液环泵VOF模型气液两相流数值模拟
- 基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计被引量：11
- 2014年
- 针对水力机械优化设计过程中存在计算量巨大、叶型的控制及修改不便等问题,提出了基于伴随方法的离心泵叶轮优化设计方法.以某低比转数离心泵叶轮为研究对象,采用泰勒展开法进行离心泵叶片形状的参数化控制.将泵内流动控制方程作为优化问题的约束条件,通过引入伴随变量将约束优化问题变为无约束优化问题,推导了目标函数的变分形式、伴随方程及伴随变量在计算域各边界上的边界条件.根据伴随方法计算目标函数对设计变量的梯度矢量,在任意给定的初始直叶片的基础上沿梯度矢量反方向不断更新叶片形状,直至目标函数达到最小值时即为最优设计.由于在目标函数的变分中不包含流场参数的变分,在一次优化迭代中只需要计算流场及伴随变量场各一次,大大减少了叶轮优化过程的计算量.算例计算结果表明所提出的离心泵叶轮伴随优化方法是可行的.
- 张人会郭苗杨军虎刘宜
- 关键词：离心泵优化设计
