基于控制速度分布的離心葉輪優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)的研究.pdf

1、離心風(fēng)機作為一種輸送氣體的通用機械設(shè)備，在水泥、電力、化工、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并且這些領(lǐng)域使用的離心風(fēng)機存在數(shù)量大、單機功率高的特點，所以能耗巨大。因此建立針對于大型工業(yè)用離心風(fēng)機葉輪優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)具有重要經(jīng)濟效益。本文建立了包含葉輪總體參數(shù)和結(jié)構(gòu)型線優(yōu)化的離心風(fēng)機葉輪優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)了離心葉輪的整體優(yōu)化設(shè)計。
　　首先，本文研究了離心葉輪流道內(nèi)造成流動損失的流動效應(yīng)（邊界層增長與分離、二次流、分層效應(yīng)等）的形成機理以及基本

2、特征，分析了這些復(fù)雜流動效應(yīng)與流動參數(shù)以及流道內(nèi)速度分布間的相互關(guān)系，提出了進口加速系數(shù)、當(dāng)量擴張角、載荷系數(shù)、進口減速比、最大減速比等控制參數(shù)。其次通過控制參數(shù)作為橋梁，建立了葉輪結(jié)構(gòu)總體參數(shù)與內(nèi)部流動特征間的關(guān)系，確立了既能控制流動損失又能保證設(shè)計要求的優(yōu)化準(zhǔn)則和目標(biāo)函數(shù)，實現(xiàn)了總體參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。通過理論分析得到了實現(xiàn)子午面二次流效應(yīng)最小化的設(shè)計準(zhǔn)則，通過給定合理的子午速度沿流線的分布，實現(xiàn)了前盤型線的優(yōu)化設(shè)計。以速度分布作為橋梁

3、，建立了葉片型線與速度分布控制參數(shù)間的關(guān)系，總結(jié)提煉出了與葉輪內(nèi)部流動特征直接相關(guān)的最大載荷系數(shù)及其位置、進口減速比、最大減速比、吸力邊相對速度進口斜率等速度分布控制參數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，通過研究分析建立了合理可靠的速度分布數(shù)學(xué)模型，并確定了流道內(nèi)的速度分布，獲得了葉片型線。其次，采用了考慮旋轉(zhuǎn)與曲率的二維湍流邊界層動量積分方程，實現(xiàn)了邊界層厚度的準(zhǔn)確計算。據(jù)此建立了基于控制速度分布優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，并編寫了C語言程序軟件。最后，運用所編寫的