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带分流叶片离心式风机叶轮优化设计 被引量:20
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作者 谢星 王红彪 +2 位作者 李振林 祝宝山 王宏 《流体机械》 CSCD 北大核心 2021年第10期21-28,共8页
针对目前带分流叶片离心式叶轮缺乏全参数优化设计的问题,提出结合试验设计、响应面模型、三维反问题设计和遗传优化算法,对一离心叶轮的叶片载荷分布、分流叶片周向位置、分流叶片前缘轴面流向位置、叶片尾缘倾角以及做功比进行优化,... 针对目前带分流叶片离心式叶轮缺乏全参数优化设计的问题,提出结合试验设计、响应面模型、三维反问题设计和遗传优化算法,对一离心叶轮的叶片载荷分布、分流叶片周向位置、分流叶片前缘轴面流向位置、叶片尾缘倾角以及做功比进行优化,并引入熵产诊断对叶轮内流场进行流动损失分析。研究结果表明:叶片载荷设计参数NC_(s)(s)、SL_(h)(m)和NC_(s)(m)对叶轮效率影响较大,分流叶片的尾缘倾角θ、周向位置PL、做功比WR和前缘流向位置LL均对叶轮的效率具有较大影响,并且其相较叶片载荷设计参数的影响程度更大。在叶轮内,壁面、湍流和脉动熵产损失占主导地位。在设计时,分流叶片宜采用主叶片做功0.5倍,10°倾角,周向位置应靠近主叶片吸力面,流向长度不应太短。 展开更多
关键词 离心式叶轮 分流叶片 三维反问题设计 优化
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可逆式水泵水轮机转轮的三维反问题优化设计 被引量:16
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作者 王旭鹤 祝宝山 +1 位作者 曹树良 谭磊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第13期78-85,共8页
与常规的水泵或水轮机转轮相比,可逆式水泵水轮机转轮要兼顾水泵和水轮机2种工况下的性能,设计要求高、难度大,且影响转轮性能的设计参数较多,很难通过设计-修正-试验的方法获得2种运行工况下性能均优的可逆式水泵水轮机转轮。针对这些... 与常规的水泵或水轮机转轮相比,可逆式水泵水轮机转轮要兼顾水泵和水轮机2种工况下的性能,设计要求高、难度大,且影响转轮性能的设计参数较多,很难通过设计-修正-试验的方法获得2种运行工况下性能均优的可逆式水泵水轮机转轮。针对这些困难,该文将三维反问题设计、CFD计算与多目标优化策略相结合,构建了可逆式水泵水轮机转轮的优化设计系统。该设计系统不仅可缩短转轮设计周期,且能对多个运行工况下的多个目标同时进行优化。利用该优化设计系统,以叶片载荷和叶片倾角为优化变量,以水泵设计工况点的转轮效率和水轮机额定工况点的转轮效率为优化目标,以水泵设计工况的扬程为约束,对某一抽水蓄能电站的水泵水轮机转轮进行了优化设计。结果表明利用该优化设计系统能够设计出在水泵和水轮机2种运行工况下转轮水力效率均高于95%的可逆式水泵水轮机转轮,其中水泵设计工况下转轮效率提高了0.15%,水轮机额定工况下转轮效率提高了2%,表明了该优化设计系统在提高可逆式水泵水轮机转轮性能方面的可行性和有效性。该研究可为水力机械,包括水泵水轮机、常规水轮机、水泵的设计开发提供参考。 展开更多
关键词 水泵 水轮机 多目标优化 三维反问题设计 转轮效率
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某艇喷水推进泵优化设计 被引量:2
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作者 常书平 梁晓锋 丁江明 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第7期649-653,666,共6页
针对某艇未达到预期航速的问题,采用三元反问题设计与正问题预报相结合的方法对喷泵进行改型设计.建立“喷泵+进水流道+艇体”的CFD计算模型,分析得到当前轴流喷泵存在效率偏低、设计点不匹配、流道流动损失大等问题.基于快速性要求、... 针对某艇未达到预期航速的问题,采用三元反问题设计与正问题预报相结合的方法对喷泵进行改型设计.建立“喷泵+进水流道+艇体”的CFD计算模型,分析得到当前轴流喷泵存在效率偏低、设计点不匹配、流道流动损失大等问题.基于快速性要求、主机特性和设计水平,对喷泵进行设计参数选型.同时,基于一种叶片三元反设计方法,在多方案对比分析基础上,合理设置轴面形状、叶片数、叶片载荷、叶片积叠和加厚等控制参数,设计得到新型混流喷泵.数值计算结果表明,新喷泵在设计工况下水力效率可达90.0%,高效区流量范围宽,抗空化能力强,“艇-机-泵”匹配良好.喷泵装艇试航结果表明,该艇航速提高了约13%,达到了预期快速性设计要求,验证了喷泵三元反设计方法的准确性. 展开更多
关键词 喷泵 优化设计 三元反设计 数值模拟 航速
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Review on Applications of 3D Inverse Design Method for Pump 被引量:1
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作者 YIN Junlian WANG Dezhong 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第3期520-527,共8页
The 3D inverse design method, which methodology is far superior to the conventional design method that based on geometrical description, is gradually applied in pump blade design. However, no complete description abou... The 3D inverse design method, which methodology is far superior to the conventional design method that based on geometrical description, is gradually applied in pump blade design. However, no complete description about the method is outlined. Also, there are no general rules available to set the two important input parameters, blade loading distribution and stacking condition. In this sense, the basic theory and the mechanism why the design method can suppress the formation of secondary flow are summarized. And also, several typical pump design cases with different specific speeds ranging from centrifugal pump to axial pump are surveyed. The results indicates that, for centrifugal pump and mixed pump or turbine, the ratio of blade loading on the hub to that on the shroud is more than unit in the fore part of the blade, whereas in the aft part, the ratio is decreased to satisfy the same wrap angle for hub and shroud. And the choice of blade loading type depends on the balancing of efficiency and cavitation. If the cavitation is more weighted, the better choice is aft-loaded, otherwise, the fore-loaded or mid-loaded is preferable to improve the efficiency. The stacking condition, which is an auxiliary to suppress the secondary flow, can have great effect on the jet-wake outflow and the operation range for pump. Ultimately, how to link the design method to modem optimization techniques is illustrated. With the know-how design methodology and the know-how systematic optimization approach, the application of optimization design is promising for engineering. This paper summarizes the 3D inverse design method systematically. 展开更多
关键词 PUMP 3D inverse design blade loading stacking condition optimization
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基于三维反问题设计理论之不同载荷的离心压缩机性能研究
5
作者 张铭鼎 《风机技术》 2023年第3期27-32,共6页
使用基于三维反问题设计理论的TURBOdesign Suite软件设计出两款相同工况、不同叶片载荷的离心压缩机叶片。并通过ANSYS CFX软件对两款设计的叶片进行流场仿真,研究不同形式的叶片载荷加载对离心压缩机叶片工况点和非工况点的影响。通... 使用基于三维反问题设计理论的TURBOdesign Suite软件设计出两款相同工况、不同叶片载荷的离心压缩机叶片。并通过ANSYS CFX软件对两款设计的叶片进行流场仿真,研究不同形式的叶片载荷加载对离心压缩机叶片工况点和非工况点的影响。通过流场分析,对比不同载荷下离心压缩机叶片的二次流损耗、前缘激波损耗以及三维流线。研究结果发现,当叶片载荷为“轮毂层及中间层后加载,轮盖层前加载”形式时,该设计拥有更好的二次流抑制效果及更高的设计点效率,同时性能曲线上高流量点的效率也有明显提升。 展开更多
关键词 三维反问题设计 TURBOdesign Suite 压缩机叶片设计 二次流损耗
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救生机器人推进器的3维反问题设计与性能校验
6
作者 周浩 《兵工自动化》 2019年第9期91-96,共6页
针对水上救生机器人难以实现快速稳定航行的问题,采用3维反问题设计理论对机器人推进器进行几何设计并对相关参数进行匹配,在合理假设条件下,将喷水推进泵内的有旋流方程进行有效分解获得周向平均流动方程和周期性脉动流动方程。使用速... 针对水上救生机器人难以实现快速稳定航行的问题,采用3维反问题设计理论对机器人推进器进行几何设计并对相关参数进行匹配,在合理假设条件下,将喷水推进泵内的有旋流方程进行有效分解获得周向平均流动方程和周期性脉动流动方程。使用速度矩沿流线的分布来控制叶片的载荷,运用计算流体力学对所设计的喷水推进泵进行水力性能校验,结果表明:在毂径比较大等特定条件约束下,喷水推进泵的水力效率达到80.38%,并且在较宽的流量范围内保持高效,叶轮表面压力沿轴向分配合理,没有局部低压区,叶轮推力满足预期性能,验证了设计思路和参数配置的正确性。 展开更多
关键词 救生机器人 喷水推进泵 3维反问题设计 性能校验
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水泵水轮机转轮三维反问题设计与特性研究 被引量:12
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作者 王旭鹤 祝宝山 +3 位作者 樊红刚 谭磊 陈元林 王焕茂 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期93-98,116,共7页
采用全三维反问题设计方法,按照水泵工况确定设计参数,从水轮机方向进行流场计算,完成某一中高水头水泵水轮机转轮的水力设计。针对设计开发的转轮,通过模型实验测试其在不同运行工况下的性能。结果表明,设计的水泵水轮机转轮在水泵工... 采用全三维反问题设计方法,按照水泵工况确定设计参数,从水轮机方向进行流场计算,完成某一中高水头水泵水轮机转轮的水力设计。针对设计开发的转轮,通过模型实验测试其在不同运行工况下的性能。结果表明,设计的水泵水轮机转轮在水泵工况下的最高机组效率达到91.34%,且机组运行平稳;水轮机工况的最高机组效率为88.5%。基于全流道粘性数值计算的转轮内部流动分析表明,水泵工况下,水流光顺地通过流道,转轮内部流动损失较小;水轮机工况下,转轮进口附近存在较严重冲击损失且叶片背面低压区面积较大,影响转轮的作功能力。 展开更多
关键词 水泵水轮机 三维反问题设计 模型实验 数值计算
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泵喷的三维反问题设计及其与螺旋桨的敞水特性对比 被引量:8
8
作者 张明宇 林瑞霖 +1 位作者 王永生 刘强 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期690-696,共7页
为将某滑行艇螺旋浆替换为泵喷推进器,本文采用三维反问题方法执行泵喷的转子和静子设计,泵喷导管采用改进的导管桨19A导管,叶片厚度分布依据NACA翼型规律分布。在验证CFD数值模拟可信性的前提下对泵喷和螺旋桨进行了敞水计算和水力特... 为将某滑行艇螺旋浆替换为泵喷推进器,本文采用三维反问题方法执行泵喷的转子和静子设计,泵喷导管采用改进的导管桨19A导管,叶片厚度分布依据NACA翼型规律分布。在验证CFD数值模拟可信性的前提下对泵喷和螺旋桨进行了敞水计算和水力特性对比。结果显示:基于同一主机,在各自设计工况下所设计前漩式泵喷对应航速更高,喷水能量的轴向分量高出原桨2.5%,推进效率高出原桨3.3%,高速适应性更强,验证了设计方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 螺旋桨 泵喷 设计工况 三维反问题设计 数值模拟 叶片负载 水力特性 推进效率
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叶片全三维反问题优化设计方法 被引量:8
9
作者 朱阳历 王正明 +1 位作者 陈海生 谭春青 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1045-1053,共9页
基于数值求解Navier-Stokes方程,对叶轮机械叶片全三维反问题优化设计方法进行研究.反问题给定叶片表面的静压分布反求叶型,假设叶表网格点有虚拟移动速度,迭代过程中根据叶表的实际静压和目标静压之差来修改叶型.对单排叶栅进行了反问... 基于数值求解Navier-Stokes方程,对叶轮机械叶片全三维反问题优化设计方法进行研究.反问题给定叶片表面的静压分布反求叶型,假设叶表网格点有虚拟移动速度,迭代过程中根据叶表的实际静压和目标静压之差来修改叶型.对单排叶栅进行了反问题设计,并给出了初步的优化算例,结果能很好地满足目标静压分布,验证了该方法的有效性,计算的时间和精度也适合进行工程应用. 展开更多
关键词 全三维反问题设计 叶片优化 叶轮机械 NAVIER-STOKES方程 激波
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基于叶片载荷分布的离心泵叶轮水力性能优化 被引量:7
10
作者 江伟 李国君 张新盛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期505-510,共6页
载荷分布是三元反问题设计中的关键参数,为分析叶片载荷分布规律对离心泵叶轮水力性能和气蚀性能的影响,采用软件CFX对叶轮a、b和c 3种不同叶片载荷方式的离心泵叶轮内流场进行数值模拟。由分析结果可知:不同叶片载荷对离心泵叶轮外特... 载荷分布是三元反问题设计中的关键参数,为分析叶片载荷分布规律对离心泵叶轮水力性能和气蚀性能的影响,采用软件CFX对叶轮a、b和c 3种不同叶片载荷方式的离心泵叶轮内流场进行数值模拟。由分析结果可知:不同叶片载荷对离心泵叶轮外特性存在较大影响,外特性性能最好的是叶轮b,但其吸力面进口处静压值最小,外特性性能其次的为叶轮a,其吸力面进口处静压值最大,所以在兼顾离心泵叶轮效率与气蚀性能的条件下,优化出最佳载荷分布方式为叶轮a,即外特性和气蚀性最好,在其最佳载荷的基础上对其载荷分布再次进行优化可知:叶轮a-3的载荷分布水力性能和气蚀性能较好。分析结果为离心泵叶轮三元反设计提供一定参考。 展开更多
关键词 叶片载荷 叶轮 数值模拟 水力性能 气蚀性能 三元反设计
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叶轮出口环量非线性分布条件下混流泵性能研究 被引量:5
11
作者 王梦成 李彦军 +3 位作者 袁建平 陈加琦 郑云浩 杨平辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期204-211,共8页
为研究反问题设计中叶轮出口翼展方向环量非线性分布对混流泵外特性及内流场的影响,拓展混流泵优化设计空间,在试验验证数值模拟准确性的基础上,通过在叶轮出口翼展方向插入5个控制点控制环量分布的方法构建了17种不同环量分布形式;在... 为研究反问题设计中叶轮出口翼展方向环量非线性分布对混流泵外特性及内流场的影响,拓展混流泵优化设计空间,在试验验证数值模拟准确性的基础上,通过在叶轮出口翼展方向插入5个控制点控制环量分布的方法构建了17种不同环量分布形式;在其他设计参数不变的基础上使用反问题设计方法对其进行三维造型并使用商业软件CFX进行数值模拟,对其外特性及内部流场进行对比分析。结果表明:环量分布形式对设计工况与小流量工况叶轮效率影响较小,对大流量工况叶轮效率影响较大;在全工况范围内,环量分布形式对叶轮空化性能影响均较大;环量分布形式可显著改变叶轮内部流场,影响叶片不同叶高处的做功能力。 展开更多
关键词 混流泵 三维反问题设计 非线性环量分布 外特性 内流场
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高速巡逻艇喷水推进泵三元优化设计研究 被引量:5
12
作者 王小二 张振山 靳栓宝 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2017年第1期64-69,共6页
针对某新设计高速巡逻艇选型国外某喷泵达不到设计航速的问题,运用CFD方法对该被选喷泵和进水流道内流场进行了数值模拟.结果发现,该喷泵在设计工况下敞水效率较低,导叶处有一定程度的漩涡和流动分离,进水流道背部也存在涡旋.运用泵的... 针对某新设计高速巡逻艇选型国外某喷泵达不到设计航速的问题,运用CFD方法对该被选喷泵和进水流道内流场进行了数值模拟.结果发现,该喷泵在设计工况下敞水效率较低,导叶处有一定程度的漩涡和流动分离,进水流道背部也存在涡旋.运用泵的三元设计理论,为该巡逻艇的喷水推进泵进行了重新选型和三元设计,在轴面线的绘制过程中使用了贝赛尔曲线,保证了整个轴面线的光滑过渡.同时为了提高抗空化性,增加了叶轮叶片数.数值模拟结果显示,新设计的喷泵效率有了明显提高,设计工况效率可达91.2%,同时泵的低压区较小,保证了泵的抗空化性能,也消除了导叶中的二次流."喷泵+流道+平板船"数值自航结果表明,该巡逻艇在设计工况下达到了设计航速. 展开更多
关键词 巡逻艇 喷水推进器 CFD 三元理论 优化设计
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一款国外喷水推进器的三维反问题改进设计 被引量:1
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作者 张明宇 林瑞霖 +1 位作者 王永生 靳栓宝 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2699-2705,共7页
某厂家购置的国外喷水推进器装艇后与主机不匹配,不能完全消耗主机功率,导致艇航速较低。针对这一现象,在保持推进器转子叶片数、导叶数和推进器主体尺寸不变的前提下,采用三维反问题方法对叶轮和导叶进行了增载设计。研究采用CFD数值... 某厂家购置的国外喷水推进器装艇后与主机不匹配,不能完全消耗主机功率,导致艇航速较低。针对这一现象,在保持推进器转子叶片数、导叶数和推进器主体尺寸不变的前提下,采用三维反问题方法对叶轮和导叶进行了增载设计。研究采用CFD数值模拟方法对两推进器进行了平底船数值求解,结果表明:原推进器计算结果与自航试验吻合较好,验证了CFD数值模拟的可信性;新设计推进器解决了原推进器不能充分利用主机功率的缺陷而产生更大的推力,使预报航速从9.5kn提高到12kn,喷泵效率提高2%,喷口射流轴向能量分量提高8%。 展开更多
关键词 喷水推进器 叶轮 导叶 三维反问题设计 CFD数值模拟
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泵喷推进器低噪声优化设计 被引量:11
14
作者 张明宇 王永生 +1 位作者 林瑞霖 靳栓宝 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期7-12,共6页
以某水下无人潜航器为研究对象,在验证所用方法可信性的基础上运用旋转机械三维反问题设计方法、计算流体力学及计算声学等方法对泵喷推进器进行以降低噪声为目的的优化设计.研究结果显示:对泵喷推进器叶轮施加侧斜、纵斜及叶稍卸载可... 以某水下无人潜航器为研究对象,在验证所用方法可信性的基础上运用旋转机械三维反问题设计方法、计算流体力学及计算声学等方法对泵喷推进器进行以降低噪声为目的的优化设计.研究结果显示:对泵喷推进器叶轮施加侧斜、纵斜及叶稍卸载可有效削弱叶轮和导叶之间的相互作用,进而明显降低了叶轮辐射噪声,通过进一步缩短叶轮的叶顶弦长来降低叶轮与导管内壁面之间的相互作用,泵喷推进器静止部件噪声和推进器总噪声均显著降低. 展开更多
关键词 泵喷推进器 低噪声 三维反问题改进设计 计算流体力学 计算声学
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泵喷推进器抗空化性能分析 被引量:4
15
作者 张明宇 俞伟强 石钰 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期50-55,共6页
为改善泵喷推进器抗空化性能以提高舰艇推进器空化初始航速,在验证所用方法可信性的基础上,运用三维反问题设计方法及计算流体力学方法对某排水型船进行泵喷推进器大样本优化设计。结果表明:泵喷推进器低压区的存在形式有3种,即大面积... 为改善泵喷推进器抗空化性能以提高舰艇推进器空化初始航速,在验证所用方法可信性的基础上,运用三维反问题设计方法及计算流体力学方法对某排水型船进行泵喷推进器大样本优化设计。结果表明:泵喷推进器低压区的存在形式有3种,即大面积存在、局部存在、在叶片导边和导管进口外壁面呈线状分布;从尺寸选型、叶片负载分布、毂径比、入流角4个方面进行优化设计后,泵喷推进器抗空化性能明显提高。所总结的优化设计方法同样适用于泵喷推进器及导管桨等类似结构推进器的抗空化性能改善。 展开更多
关键词 泵喷推进器 三维反问题设计方法 计算流体力学 抗空化
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轴流通风机的正反命题设计计算 被引量:2
16
作者 曾庭卫 邵雪明 +1 位作者 魏民 黎贤钛 《风机技术》 2005年第6期12-14,共3页
从轴流通风机的反命题设计问题入手,提出了一种新型的叶片型面方程,由此建立了叶型结构与气动参数的相互关系;然后推导出基于实际工况下的轴流通风机气动计算公式,并应用于正命题计算。应用该方法,对大型变压器冷却风机进行了设计,设计... 从轴流通风机的反命题设计问题入手,提出了一种新型的叶片型面方程,由此建立了叶型结构与气动参数的相互关系;然后推导出基于实际工况下的轴流通风机气动计算公式,并应用于正命题计算。应用该方法,对大型变压器冷却风机进行了设计,设计计算结果符合设计要求,证实了正命题计算与反命题设计之间具有一致性。 展开更多
关键词 轴流式通风机 叶型 三维设计 正命 题计算 反命题设计
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