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基于改进Bezier曲线的复合叶轮式离心泵参数化设计及性能仿真 被引量：6
1
作者 李嘉 韩小宝 +2 位作者 李华聪 王玥 张伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期389-398,共10页
针对复合叶轮式燃油离心泵在设计中的叶轮型线复杂、难以实现快速迭代的问题,提出一种基于改进Bezier曲线的叶轮参数化设计方法,并进行了试验验证及性能仿真分析研究。引入比例系数来约束五点四次贝塞尔样条曲线的控制点参数,并采用该... 针对复合叶轮式燃油离心泵在设计中的叶轮型线复杂、难以实现快速迭代的问题,提出一种基于改进Bezier曲线的叶轮参数化设计方法,并进行了试验验证及性能仿真分析研究。引入比例系数来约束五点四次贝塞尔样条曲线的控制点参数,并采用该方法设计叶轮轴面轮廓型线。结合辅助叶片偏置设计方法,完成复合叶轮的参数化设计,并对某型燃油离心泵进行设计及三维建模。最后,通过外特性试验验证设计方法和仿真方法的有效性,并将改进Bezier曲线和未改进Bezier曲线设计的复合叶轮结果进行对比。结果表明:仿真与试验结果预测的扬程和效率误差均在5%以内,所提出的设计方法和采用的仿真方法是有效的。相比未改进的Bezier曲线,采用改进Bezier曲线设计的复合叶轮其内部流动更加平稳且水力损失更少。 展开更多
关键词 燃油离心泵 复合叶轮 样条曲线 参数化设计 试验验证
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高压燃油离心泵压力脉动及非定常流动分析 被引量：6
2
作者 李嘉 李华聪 +3 位作者 张伟 王玥 李柯柯 王淑红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期199-205,共7页
为了掌握全工作包线内高压燃油离心泵的非定常流动特性,对高压航空燃油离心泵进行了数值模拟并分析其内部的压力脉动及非定常流动变化。将仿真预测结果与泵的性能试验结果进行对比,验证了所采用的仿真方法的有效性;对泵内关键位置的压... 为了掌握全工作包线内高压燃油离心泵的非定常流动特性,对高压航空燃油离心泵进行了数值模拟并分析其内部的压力脉动及非定常流动变化。将仿真预测结果与泵的性能试验结果进行对比,验证了所采用的仿真方法的有效性;对泵内关键位置的压力进行监测,并利用快速傅里叶变化完成压力脉动的时频特性分析;重点以相对速度、湍动能等为指标,分析泵内非定常流动结构的变化。结果表明:设计流量工况下叶轮流道内压力脉动主频为转频f_(n),蜗壳流道内压力脉动主频为叶频f_(b),不同的监测点均呈现出相似的脉动变化规律。设计流量工况下泵内整体流动相对平稳,但小流量工况下叶轮流道内出现了一定的漩涡流动,主要存在于靠近隔舌区域的叶轮流道出口位置。此外,叶轮出口及隔舌区域的湍动能分布范围较大且变化强烈,此处存在一定的水力损失。 展开更多
关键词 燃油离心泵 非定常特性 压力脉动 流动结构 湍动能
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复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响 被引量：4
3
作者 王玥 李华聪 +1 位作者 王淑红 李嘉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期355-362,共8页
为了研究长中短复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响规律,基于CFD技术对某型燃油离心泵进行了非定常数值模拟。首先,分别建立原型方案和带有长中短复合叶片的优化方案的离心泵三维模型和网格模型。其次,基于RNG k-ε湍流... 为了研究长中短复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响规律,基于CFD技术对某型燃油离心泵进行了非定常数值模拟。首先,分别建立原型方案和带有长中短复合叶片的优化方案的离心泵三维模型和网格模型。其次,基于RNG k-ε湍流模型,对两个方案中泵内流动非定常特性进行数值计算。仿真结果表明:长中短复合叶片减弱了叶轮流道内的大尺度漩涡,降低了叶轮的出口滑移,使得压力分布更加均匀。同时,叶轮与隔舌的动静干涉造成了蜗壳内一定程度的压力脉动产生,且长中短复合叶片的压力脉动幅值相对较低。另一方面,小流量工况下,优化方案中离心泵的增压值为12.9MPa,效率为26.9%,比原型方案中离心泵的增压值和效率分别提高了3.5%和2.6%。 展开更多
关键词 燃油离心泵 复合叶片 非定常特性 小流量 数值计算
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基于Kriging的多阶段加点策略及离心叶轮汽蚀优化
4
作者 陈璇 李嘉 +2 位作者 李斌 邹学奇 蔡飞超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期467-476,共10页
为了实现燃油离心泵汽蚀特性智能优化设计,提出一种基于Kriging的多阶段主动学习加点策略。重点是建立3个阶段的加点策略,并明确各阶段加点策略的切换判据。基于一维函数、多维函数等测试函数,与单加点策略对比以验证多阶段主动学习加... 为了实现燃油离心泵汽蚀特性智能优化设计,提出一种基于Kriging的多阶段主动学习加点策略。重点是建立3个阶段的加点策略,并明确各阶段加点策略的切换判据。基于一维函数、多维函数等测试函数,与单加点策略对比以验证多阶段主动学习加点策略的有效性。进而,以某型燃油离心泵为例,完成所提出加点策略在其汽蚀特性的优化应用。测试函数算例结果表明:多阶段主动学习加点策略达到相同精度所需时间稍长于单MSE策略,优于单EI策略与单CV策略;但相比单MSE策略,全局最优解局部精度更高。离心泵汽蚀特性优化结果表明:优化泵进口处压力损失降低且进口处回流、旋涡等局部流动减弱,蜗壳内压力梯度增大且其出口处旋涡流动减弱;优化泵的汽蚀系数提高30.83%,汽蚀余量下降9.14%,汽蚀比转数下降7.17%,泵内气体含量下降17.27%,所提出的方法有效地提高了离心泵的抗汽蚀性能。 展开更多
关键词 燃油离心泵 汽蚀特性 KRIGING 加点策略 优化设计
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基于Kriging的燃油离心泵智能优化设计方法研究 被引量：2
5
作者 李斌 李嘉 +2 位作者 李萍 邹学奇 陈璇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期213-224,共12页
为了快速化、智能化地实现燃油离心泵设计,提出一种改善期望准则下的Kriging智能优化方法。对离心泵的性能参数、轴面投影控制参数等进行分析,确定优化变量及优化目标。利用Python脚本调用实现对离心泵一维设计、三维建模、内流场仿真... 为了快速化、智能化地实现燃油离心泵设计,提出一种改善期望准则下的Kriging智能优化方法。对离心泵的性能参数、轴面投影控制参数等进行分析,确定优化变量及优化目标。利用Python脚本调用实现对离心泵一维设计、三维建模、内流场仿真及智能优化设计等联合参数化仿真,完成叶轮型线实时修改及效率全局优化。其中,重点给出Kriging建模及遗传算法优化加点相结合的智能优化方法。算例验证表明:相比多项式响应面及径向基函数,所提出的优化方法对常规数学算例具有更好的效果;同时,仿真预测的优化泵效率为82.52%,与优化方法理论计算的效率(82.56%)高度一致,表明该方法能够实现离心泵的优化设计。此外,对比了优化前后离心泵的性能,在相同流量工况下优化泵的扬程和效率均高于原型泵,小流量工况的效率提高幅度较小,设计流量工况最大,提高了2.65%。且优化泵内部流动更为均匀,不利流动得到了一定改善。 展开更多
关键词 燃油离心泵 参数化仿真 代理模型 智能优化 流体仿真
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变汽液比条件下高速燃油离心泵非定常特性分析研究 被引量：1
6
作者 李嘉 李华聪 王玥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期622-634,共13页
为了明确高速燃油离心泵在汽液比变化下流场的非定常特性,以设计流量和小流量工况为例进行内流场数值模拟,重点分析叶轮流道内的非定常流动特点及压力脉动时频特性.给出汽液比与进口压力的映射关系以确定仿真边界,并对网格模型、仿真步... 为了明确高速燃油离心泵在汽液比变化下流场的非定常特性,以设计流量和小流量工况为例进行内流场数值模拟,重点分析叶轮流道内的非定常流动特点及压力脉动时频特性.给出汽液比与进口压力的映射关系以确定仿真边界,并对网格模型、仿真步长进行相关性检验.将仿真与试验结果对比,以验证仿真方法的有效性.随后,基于压力等值线和湍动能等分布结果分析其非定常流动特点,并利用快速Fourier变换对叶轮进口、出口的压力脉动进行时频特性转换.研究结果表明,在燃油饱和状态条件下,叶轮流道内的流动相对稳定,压力幅值主频为转频.随着汽液比的增加,叶轮进口产生了低压区且面积明显扩大,叶轮出口出现了不同程度的尾迹流,相同区域内的湍动能耗散率同样表现最为强烈.另一方面,随着汽液比的增加,叶轮进口压力逐渐降低,在设计流量下,微小的压力幅值主频为转频,而小流量下出现了其他倍频.同时,叶轮出口的尾迹流并未严重影响各监测点的压力幅值主频,此处压力幅值主频仍为转频. 展开更多
关键词 高速燃油离心泵 汽液比 非定常 压力脉动 数值仿真
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一体式诱导轮与叶轮航空离心泵汽蚀特性研究 被引量：12
7
作者 李嘉 李华聪 +1 位作者 符江锋 王淑红 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1005-1012,共8页
为研究一体式诱导轮与叶轮航空燃油离心泵的汽蚀特性,对该型离心泵进行了汽蚀特性研究。首先在泵的设计中进行了汽蚀特性理论计算;进而通过CFD软件Pumplinx对该型号泵进行了汽蚀性能数值模拟,研究了最差汽蚀工况下的汽蚀特性;然后针对... 为研究一体式诱导轮与叶轮航空燃油离心泵的汽蚀特性,对该型离心泵进行了汽蚀特性研究。首先在泵的设计中进行了汽蚀特性理论计算;进而通过CFD软件Pumplinx对该型号泵进行了汽蚀性能数值模拟,研究了最差汽蚀工况下的汽蚀特性;然后针对不同汽蚀余量值给出离心泵不同状态下的气液两相分布;最后对离心泵的流量-临界汽蚀余量曲线进行预测,并与理论计算值、试验数据进行对比。研究表明,当进口压力为0.013177MPa时,一体式诱导轮与叶轮航空燃油离心泵产生临界汽蚀状态,小于技术要求最小进口压力0.0325MPa,因此该泵在其工作范围内不会产生汽蚀现象。不同流量下离心泵理论计算与数值模拟的汽蚀特性曲线与试验数据吻合,满足高汽蚀特性需求。 展开更多
关键词 航空燃油离心泵 一体式诱导轮与叶轮 汽蚀特性 CFD 数值模拟
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诱导轮与叶轮组合式航空燃油离心泵轴向力间隙补偿 被引量：10
8
作者 李嘉 李华聪 +1 位作者 王淑红 徐轩 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2765-2772,共8页
以诱导轮与叶轮组合式航空燃油离心泵为研究对象,开展了轴向力出口间隙补偿优化研究.进行了轴向力的数值模拟,并将仿真结果与理论计算进行对比,对比表明两种方法计算的轴向力结果变化趋势一致,误差不大于4%,且设计流量工况下误差最小,... 以诱导轮与叶轮组合式航空燃油离心泵为研究对象,开展了轴向力出口间隙补偿优化研究.进行了轴向力的数值模拟,并将仿真结果与理论计算进行对比,对比表明两种方法计算的轴向力结果变化趋势一致,误差不大于4%,且设计流量工况下误差最小,进而验证了基于Pumplinx环境下该型离心泵轴向力数值仿真的正确性.通过改变出口间隙宽度分析离心泵的轴向力变化,仿真结果表明:扩大出口间隙至0.2mm时,增大了轴向力,且影响了泵的增压能力;而减小出口间隙至0.1mm和0.13mm时实现了轴向力的补偿,且出口间隙为0.1mm时性能最优.最后对出口间隙为0.1mm时的轴向力性能进行了分析,分析表明:该条件下不同截面的压力分布正常稳定,且设计点的轴向力为3 620N,从而实现了诱导轮与叶轮组合式离心泵的轴向力间隙补偿. 展开更多
关键词 航空燃油离心泵 诱导轮与叶轮 组合式 轴向力 出口间隙补偿
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