基于直接自由曲面變形方法的液環(huán)泵殼體優(yōu)化研究.pdf

1、液環(huán)泵因?yàn)榫哂袠?gòu)造簡(jiǎn)單、等溫壓縮、使用維修便利、適合應(yīng)用于抽吸和壓縮易燃易爆氣體，被普遍應(yīng)用于化工、煤礦、制藥、石化、發(fā)電、飲食以及廢氣的回收等行業(yè)范圍中。由于其廣泛的使用性能，研究者們對(duì)其做了深入細(xì)致的分析研究，通過(guò)研究了解得知，對(duì)液環(huán)泵性能產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)參數(shù)有很多，如葉輪、殼體型線、吸氣口的形狀大小、排氣口的位置形狀及噴射器等，這些都可能嚴(yán)重影響液環(huán)泵的性能。但是這些年，國(guó)內(nèi)外研究者大多只是對(duì)液環(huán)泵的內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值計(jì)算以及噴射器的影響

2、，做了大量的研究，可是就殼體型線對(duì)液環(huán)泵性能的影響，這方面的分析研究還不是很充分。因此，本文的主要工作是通過(guò)優(yōu)化液環(huán)泵的殼體型線，以達(dá)到優(yōu)化液環(huán)泵性能的目的。提出一種新的液環(huán)泵殼體型線的變形控制方法，結(jié)合響應(yīng)面方法，進(jìn)行液環(huán)泵殼體型線的優(yōu)化研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種新的液環(huán)泵殼體型線的變形控制方法----基于直接自由曲面變形的液環(huán)泵殼體型線的變形控制方法，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合直接自由曲面變形方法的數(shù)學(xué)原理，構(gòu)建

3、有效的變形函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)殼體型線直接的、精確的參數(shù)化變形控制。⑵根據(jù)響應(yīng)面分析法。在控制變量空間上，對(duì)殼體型線進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并結(jié)合直接自由曲面變形方法進(jìn)行殼體型線的變形控制。得到了液環(huán)泵殼體型線與其進(jìn)口真空度和效率之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液環(huán)泵進(jìn)口真空度及效率的優(yōu)化。算例結(jié)果表明：殼體型線對(duì)液環(huán)泵水力性能有較大的影響，在一定范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)泵效率及進(jìn)口真空度提高，具有較大吸氣區(qū)面積擴(kuò)散比的殼體型線所對(duì)應(yīng)的液環(huán)泵具有較高的進(jìn)口真空度，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)

4、變量空間，泵的效率隨其進(jìn)口真空度的增大近似呈線性下降趨勢(shì)。⑶根據(jù)提出的直接自由曲面變形控制方法，編寫了基于直接自由曲面變形方法的液環(huán)泵殼體型線的變形控制計(jì)算程序，該方法可以比較理想的實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的形狀變形。并編寫了液環(huán)泵殼體型線的響應(yīng)面優(yōu)化分析程序，可以快速便捷實(shí)現(xiàn)對(duì)液環(huán)泵殼體型線的優(yōu)化。⑷對(duì)液環(huán)泵殼體優(yōu)化結(jié)果表明液環(huán)泵的進(jìn)口真空度在吸氣區(qū)始端隨著葉輪與殼體內(nèi)壁間距的增大而減小，在吸氣區(qū)末端隨著葉輪與殼體內(nèi)壁間距的增大而增大，進(jìn)口真空度隨