论文部分内容阅读
在生产生活中,泵类产品的用途广泛,这也就意味着大量能量的消耗。使泵产品高效运行,是人们的诉求。而且随着时代的发展,人们对工作环境的要求也越来越高,这对泵类产品运行提出了更高的要求。因此,高效、低噪声成为了衡量产品优劣的重要指标。在泵产品研发过程中,设计人员通常设计出来的结构可能仅限于满足产品性能参数的要求,但往往不是满足最佳性能的产品。为了寻求满足设计参数且具有最佳性能的产品,本文以某型号的双吸泵为研究对象,搭建优化平台,探索能够找到在当前设计参数下满足最佳性能产品的优化设计方法,并对优化前后的双吸泵模型进行对比分析。本文的工作主要分为以下几个内容:(1)对叶轮进行参数化建模,在Workbench平台下搭建自动仿真优化平台。利用最佳空间填充设计方法生成151个设计点,在优化仿真平台内完成了该151个设计点的仿真计算。选择Kriging响应面模型根据151个设计点构建出初步的响应面模型,通过91个细化点对响应面模型不断细化,使响应面的精度提高。利用混合整数序列二次规划优化方法和多目标优化方法在响应面中进行迭代寻优,并对找到的优化结果进行数值验证。(2)对优化前后双吸泵叶轮流场结果进行对比分析来证明优化的合理性。本文从外特性、内流场、局部欧拉扬程、熵产、压力脉动和径向力等问题进行全方位、多角度的对比。结果表明,优化后的双吸泵叶轮内流动更加均匀,流道内损失更小,压力脉动和径向力的波动幅值也更小。(3)结合流场计算的有关结果,完成单向流固耦合计算,计算出叶轮和泵体固体结构的预应力模态,结果发现结构的各阶模态固有频率与流体激励力的特征频率有一定的差距,这表明结构不会在流体激励力的作用下发生共振。结合径向力分析的有关结果,提取出不同频率下的正弦激励,将其加载在叶轮上,发现优化后叶轮的振动加速度幅值变小了。将径向力加载在蜗壳表面上,分析结果发现在优化后泵体上的振动加速度幅值大幅度降低,这进一步证明了优化结果是合理的。