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)泵因為具有構造簡單、等溫壓縮、使用維修便利、適合應用于抽吸和壓縮易燃易爆氣體，被普遍應用于化工、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，研究者們對其做了深入細致的分析研究，通過研究了解得知，對液環(huán)泵性能產生影響的結構參數有很多，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，這些都可能嚴重影響液環(huán)泵的性能。但是這些年，國內外研究者大多只是對液環(huán)泵的內部流動數值計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優(yōu)化液環(huán)泵的殼體型線，以達到優(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，結合響應面方法，進行液環(huán)泵殼體型線的優(yōu)化研究。
　　本研究主要內容包括：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，根據試驗設計要求，結合直接自由曲面變形方法的數學原理，構建

3、有效的變形函數，從而實現對殼體型線直接的、精確的參數化變形控制。⑵根據響應面分析法。在控制變量空間上，對殼體型線進行試驗設計，并結合直接自由曲面變形方法進行殼體型線的變形控制。得到了液環(huán)泵殼體型線與其進口真空度和效率之間的關系，實現了對液環(huán)泵進口真空度及效率的優(yōu)化。算例結果表明：殼體型線對液環(huán)泵水力性能有較大的影響，在一定范圍內可實現泵效率及進口真空度提高，具有較大吸氣區(qū)面積擴散比的殼體型線所對應的液環(huán)泵具有較高的進口真空度，在試驗設計

4、變量空間，泵的效率隨其進口真空度的增大近似呈線性下降趨勢。⑶根據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算程序，該方法可以比較理想的實現對物體的形狀變形。并編寫了液環(huán)泵殼體型線的響應面優(yōu)化分析程序，可以快速便捷實現對液環(huán)泵殼體型線的優(yōu)化。⑷對液環(huán)泵殼體優(yōu)化結果表明液環(huán)泵的進口真空度在吸氣區(qū)始端隨著葉輪與殼體內壁間距的增大而減小，在吸氣區(qū)末端隨著葉輪與殼體內壁間距的增大而增大，進口真空度隨