船用离心泵参数化设计与流固耦合分析

《船用离心泵参数化设计与流固耦合分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10289分类号：TH311密级：公开学号：122020015江苏科技大学硕士学位论文船用离心泵参数化设计与流固耦合分析研究生姓名彭世警导师姓名方喜峰申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业机械制造及其自动化论文提交日期2015年4月27日研究方向数字化设计与产品结构论文答辩日期2015年6月12日性能优化答辩委员会主席李滨城评阅人2015年6月12日分类号：TH311密级：公开学号：122020015工学硕士学位论文船用离心泵参数化设计与流固耦合分析学生姓名彭世警指导教师方喜峰教授江苏科技大学二0一五

2、年六月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringParametricalDesignandFluid-SolidCouplingAnalysisofMarineCentrifugalPumpSubmittedbyShijing.PengSupervisedbyProfessorXifeng.FangJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2015江苏科技大学学位论

3、文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部

4、分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要本课题在中国船舶重工集团公司第704研究所国防预研项目“旋转类流体机械计算方法优化研究”(2012JX059F)和江苏省船舶先进设计制造技术重点建设实验室开放基金项目“基于柔性多体动力学的船用水泵振动特性研究”(CJ1201)资助下展开工作。离心泵作为重要的能量转换装置，广泛应用于国民经济与国防工业的各个领域，离心泵的设

5、计与分析在节能减排、可持续发展方面具有重要的现实意义。复杂的工作环境、苛刻的可靠性要求向船用离心泵特别是军工设备用泵提出了更高的设计要求。本文以某系列船用二级离心泵为研究对象，主要研究内容如下：(1)全面分析了CAD技术在离心泵设计领域的国内外应用现状，在此基础上对面向设计制造集成的船用离心泵设计系统展开研究，给出了系统的处理流程与基本的功能划分。(2)结合速度系数法，基于VB完成叶轮水力设计模块的开发；在分析船用二级离心泵叶轮建模思路的基础上，应用UG/Open二次开发技术完成了叶轮的参数化建模与软件开发，为内流场数值模拟

6、、转子系统流固耦合动力特性分析以及叶轮结构优化奠定基础。(3)以船用二级离心泵内流道水体参数化模型为基础，利用HyperMesh对内流道进行网格划分，选择SSTk湍流模型，应用ANSYS14.5的CFX模块对不同工况条件下船用二级离心泵内流场进行定常数值模拟。全面分析了不同工况条件下内流场的速度分布与压力分布规律，预测了该离心泵的性能曲线，并通过实验验证了数值模拟分析的正确性与数值模拟设置的合理性。(4)探讨了不同载荷对转子系统的影响，得到水力载荷是影响转子系统动力特性主要原因的结论。基于单向流固耦合理论，应用Workb

7、ench14.5流固耦合分析模块(FSI:FluidFlow(CFX)-StaticStructural)构建分析框架，以内流场定常数值模拟分析结果为基础，将不同工况下的水压力载荷加载到转子系统上，对转子系统进行动力特性分析。全面分析了转子系统的应力、应变特点，比较了首末级叶轮叶片应力、应变分布规律的异同。此外，还分析了流量对转子系统动力特性的影响。关键词船用离心泵；设计系统；参数化设计；数值模拟；流固耦合IAbstractAbstractThispaperissupportedbytheNationalDefensePre

8、-researchFoundationfor"ResearchonAlgorithmOptimizationofRotaryFluidMachine"ofCSICNo.704Institute(2013JX598F)andtheKeyLaboratoryOpenFoundationfor"