基于本征正交分解法的離心泵葉輪反問題方法研究.pdf

1、隨著計(jì)算流體力學(xué)和流體測試技術(shù)的快速蓬勃發(fā)展，離心泵內(nèi)的流動(dòng)問題研究發(fā)展迅速，但由于離心泵葉輪反問題的復(fù)雜性，其進(jìn)展緩慢，目前離心泵葉輪的設(shè)計(jì)主要還是基于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論，其優(yōu)化設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)。近年來，本課題組已先后將響應(yīng)面、不完全敏感性、伴隨方法、自由曲面變形等優(yōu)化理論和方法成功應(yīng)用于二維及三維離心泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，不斷豐富了水力機(jī)械優(yōu)化和反問題研究的理論和方法。
　　本研究在課題組前幾年工作的基礎(chǔ)上，將本征正交分解（POD）方法

2、引入到水力機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，研究分別以離心泵二維葉輪和三維葉輪作為對(duì)象，葉片型線使用泰勒多項(xiàng)式和Bezier曲線進(jìn)行參數(shù)化描述，通過對(duì)葉片控制參數(shù)的擾動(dòng)來產(chǎn)生初始的樣本集，應(yīng)用CFD方法進(jìn)行泵內(nèi)部的流動(dòng)模擬，快照集矢量包括葉型控制參數(shù)和工作面的總壓分布，同時(shí)編制了基于MATLAB的程序代碼。具體研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　1.將本征正交分解理論引入到水力機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提出一種離心泵葉輪反問題方法—基于本征正交分解（POD）

3、的離心泵葉輪反問題。算例結(jié)果表面，基于POD方法的離心泵葉片反問題方法具有良好的穩(wěn)健性和很高的精度，同時(shí)可以極大地降低反問題的計(jì)算量，進(jìn)一步完善了水力機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論。
　　2.提出了基于POD方法的離心泵葉輪反問題迭代修正算法，根據(jù)CFD數(shù)值模擬結(jié)果和POD計(jì)算結(jié)果的差距來修正總壓分布，然后繼續(xù)進(jìn)行反問題的迭代。
　　3.葉片型線的控制、離心泵葉輪反問題方法均由MATLAB程序代碼實(shí)現(xiàn)，該方法精煉具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。