电站用节段式离心泵全面性能优化设计及数值模拟研究

论文摘要

本文根据火电厂节段式多级离心泵使用中出现的情况,提出对其进行全面性能优化设计的必要性,接着对离心泵的传统设计方法,即相似换算法和速度系数法进行介绍,并指出各自的局限性:即相似换算法设计结果在很大程度上要依赖优秀水力模型的技术水平,若没有合适的优秀水力模型,将无法开展新产品的设计,而速度系数法中系数选取范围的宽长性,使初设计者无从下手感到很困惑,并且同一设计参数,不同的设计者会设计出不同的设计结果,本文根据工程实际中的设计经验,提出一种基于Excel的有效设计方法。结合离心泵性能影响因素,对设计过程中的高效率、高抗汽蚀性能、无驼峰曲线及运行范围内功率无过载等目标建立分目标模型,并用数学规划理论对多目标模型进行统一目标函数,根据实际设计经验和优秀水力模型库系数的统计,对统一目标函数提出相应的约束条件。随着CFD技术发展日趋完善和分析、计算结果精确度的提高,成为离心泵设计、研究领域不可或缺的一种检验设计的方法。本文介绍了节段式离心泵的叶轮基于Solidwoks的实体造型技术,同时采用Flow Simulation流体分析软件对叶轮内部流场进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 离心泵的工作原理
• 1.3 泵在火力发电厂的应用
• 1.4 国内外发展动态
• 1.5 课题研究内容
• 第2章 节段式离心泵理论设计方法
• 2.1 模型换算法
• 2.2 速度系数法
• 2.2.1 叶轮的设计
• 2.2.2 压水室设计
• 2.3 传统设计方法的局限性
• 2.4 基于 Excel 指导实际工程的离心泵设计方法
• 2.4.1 数学和图表工具
• 2.4.2 设计方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 节段式离心泵分目标模型
• 3.1 节段式离心泵高效目标设计
• 3.1.1 离心泵内的各种损失
• 3.1.2 高效率分目标函数的建立
• 3.1.3 边界和性能约束条件
• 3.2 节段式离心泵高抗汽蚀性能设计
• 3.2.1 泵的汽蚀现象及危害
• 3.2.2 泵易发生汽蚀的部位及预防措施
• 3.2.3 汽蚀分目标函数
• 3.2.4 约束条件
• 3.3 节段式离心泵无驼峰目标设计
• 3.3.1 几何参数对性能曲线的影响
• 3.3.2 离心泵性能曲线的分析
• 3.3.3 无驼峰分目标函数
• 3.3.4 约束条件
• 3.4 节段式离心泵使用范围内的非过载轴功率目标设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 节段式离心泵全面性能优化设计方法
• 4.1 优化设计
• 4.2 优化设计方法的进展
• 4.2.1 速度系数法
• 4.2.2 损失极值法
• 4.2.3 准则筛选法
• 4.2.4 基于流场模拟的方法
• 4.3 多目标函数优化
• 4.3.1 二元比较矩阵的生成
• 4.3.2 求解超传递距阵
• 4.3.3 特征向量法求权重值
• 4.3.4 统一上述目标函数
• 4.3.5 约束条件
• 4.3.6 优化前后参数、性能对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 节段式离心泵数值模拟研究
• 5.1 CFD 研究进展
• 5.2 离心泵叶轮内流解析
• 5.2.1 控制方程
• 5.2.2 定解条件
• 5.2.3 离散方法
• 5.2.4 计算方法
• 5.3 基于 Solidworks 离心泵叶轮的三维建模
• 5.3.1 Solidworks 软件介绍
• 5.3.2 叶轮建模方法及过程
• 5.4 基于 Solidworks Flow Simulation 离心泵叶轮内流的分析
• 5.4.1 参数设置及求解
• 5.4.2 误差分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 总结
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作
• 致谢
• 作者简介
• 详细摘要