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动压入口下船用离心泵叶轮参数对水力特性的影响及优化设计
| 论文题名： | 动压入口下船用离心泵叶轮参数对水力特性的影响及优化设计 |
| 关键词： | 船用消防离心泵;水力特性;数值模拟;瞬态求解;多目标优化 |
| 摘要： | 离心泵由于具有效率高、结构简单、运转可靠等特点，已广泛应用到航空航天、核电站、城市供水、石油化工和船舶等各个领域。在船舶中离心泵主要用于压载水输送、生活用水循环、船舶消防和冷却水系统等领域。由于其广泛的用途和重要的地位，所以船用离心泵的安全稳定和高效性显得尤为重要。本课题以船用消防离心泵叶轮为研究对象，采用数值计算的方法求解离心泵内部流动特性及水力特性参数，通过基于Box-Behnken试验的响应面分析，建立了效率、扬程及轴功率的二次回归模型，使用多目标优化方法对船用离心泵叶轮的几何参数进行了优化。论文主要研究内容如下： (1)首先基于相似原理的速度系数法对船用消防离心泵进行水力计算，建立离心泵机组三维模型，提取流道建立离心泵仿真模型，通过实验验证了不同流量下离心泵仿真模型。 (2)基于船舶运动特征，设定船用消防离心泵动压入口，基于数值模拟对动压入口下离心泵进行瞬态求解，分析动压入口参数对离心泵轴向力、径向力及内部压力脉动的影响规律，探究动压入口对船用离心泵内部流动特性的影响。 (3)通过对离心泵叶轮进口安放角、出口安放角、叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度的单因素分析，得到离心泵流量特性曲线并探究叶轮结构参数对离心泵水力特性的影响规律，对叶轮参数进行单因素灵敏度分析，得到离心泵叶轮参数对水力特性的灵敏度。 (4)以叶轮出口直径、进口直径和出口宽度为变量，通过Box-Behnken实验设计，得到叶轮参数对离心泵扬程、轴功率和水力效率的影响规律，并建立多元回归模型。基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法。以增大船用消防离心泵扬程和效率作为优化目标，采用多目标算法优化离心泵叶轮出口直径、进口直径和出口宽度，提升了离心泵的水力特性。 |
| 作者： | 张现 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 胡亚辉;李俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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