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离心压缩机叶片参数化造型和气动性能优化

离心压缩机叶片参数化造型和气动性能优化

作者：张傲大连理工大学

学位级别：硕士

相对于轴流压缩机,离心压缩机具有整体结构紧凑、单级压比高和运行稳定性好等优势,广泛应用于航空航天、能源等领域。叶轮作为离心压缩机唯一对气体做功部件,对整机性能具有重大影响。传统的“修改-验证-修改”的离心叶轮优化设计方法... 详细信息

相对于轴流压缩机,离心压缩机具有整体结构紧凑、单级压比高和运行稳定性好等优势,广泛应用于航空航天、能源等领域。叶轮作为离心压缩机唯一对气体做功部件,对整机性能具有重大影响。传统的“修改-验证-修改”的离心叶轮优化设计方法存在效率较低且依赖设计者经验的弊端。为实现快速高效的离心叶轮优化设计,本文对叶片参数化造型方法和气动性能优化方法进行了研究,主要包括以下几部分内容:1.针对离心叶片的几何特点,发展了Bezier曲线对二维截面进行参数化,结合坐标转换实现了叶片三维造型的方法,并自主开发了造型程序及其GUI界面。将造型程序和优化算法相结合,提出了对已有叶片实现参数化拟合造型的方法,并以Eckardt叶轮为例进行了验证。基于原始叶轮与参数化叶轮CFD数值结果,表明本文提出的造型体系能够实现较高精度的离心叶片参数化拟合造型。2.基于本文所提出的造型体系、CFD数值模拟、试验设计、近似模型及优化算法相结合的手段,使用Python语言搭建了离心叶轮气动性能优化设计平台。该优化平台首先利用造型程序对原始叶片进行参数化拟合造型,确定优化参数及几何约束条件后通过试验设计方法进行三维样本采样;随后,使用NUMECA程序对样本进行CFD计算,构建样本集,利用样本集中的数据,借助人工神经网络构建优化参数与气动性能参数之间的近似模型;最后,通过多目标遗传算法实现叶片迭代寻优,得到最优叶片。3.为进一步提高优化效率,本文通过CFD数值模拟对不同叶片出口倾角下离心叶轮气动性能的变化规律开展了研究,对优化设计过程中叶片出口几何约束条件的施加具有一定的参考价值。4.基于本次研究提出的优化策略及优化平台,本文分别对某流量系数为0.08和0.18的离心压缩机叶轮进行了气动性能优化设计。CFD数值模拟结果表明,在气动性能方面,设计工况下优化后的叶轮等熵效率和总压比分别提高了约0.63%、5.59%和1.34%、5.4%;叶轮内部流场方面,优化后叶轮内部流动损失情况及流动均匀性得到改善。综上所述,本文所发展的离心叶片参数化造型方法及所搭建的优化平台在离心叶轮优化设计方面具有一定的合理性和实用性,可以为相关研究提供参考。

关键词：离心叶片参数化造型优化算法近似模型优化平台气动性能优化

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低可探测机身参数化造型与优化

北京航空航天大学学报 2007年第12期33卷 1391-1394页

作者：白振东刘虎武哲北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

为提高低可探测机身外形造型效率,在概念设计中针对典型机身剖面研究了参数化造型方法.定义了若干设计参数对B样条的控制顶点进行调整,从而用单条B样条表示出机身和座舱盖的典型剖面,包括尖劈及凹凸曲线等.以此为基础,构造了一系列参数... 详细信息

为提高低可探测机身外形造型效率,在概念设计中针对典型机身剖面研究了参数化造型方法.定义了若干设计参数对B样条的控制顶点进行调整,从而用单条B样条表示出机身和座舱盖的典型剖面,包括尖劈及凹凸曲线等.以此为基础,构造了一系列参数化剖面曲线模板,调整选用模板的参数生成机身各站位处外形,从而实现了机身快速造型.最后,利用提出的方法建立了两种隐身飞机概念方案的外形,并以侧向雷达散射截面为目标分别进行了优化,验证了该方法在机身外形优化中的有效性.

关键词：飞机设计参数化造型 B样条曲线优化雷达散射截面

马铃薯收获机参数化造型与虚拟样机关键部件仿真

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农业机械学报 2005年第11期36卷 64-67页

作者：贾晶霞张东兴郝新明刘汉武中国农业大学工学院现代农业装备科技股份有限公司

针对我国马铃薯收获机设计中存在的设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对马铃薯收获机零部件进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件,对小型马铃薯收获机虚拟样机的关键部件振动筛进行运动仿真,阐明... 详细信息

针对我国马铃薯收获机设计中存在的设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对马铃薯收获机零部件进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件,对小型马铃薯收获机虚拟样机的关键部件振动筛进行运动仿真,阐明了基于ADAMS软件虚拟样机仿真的原理和过程,得出振动筛运动关键点的速度、加速度和位移曲线。通过曲线分析,得出符合设计要求的振动筛运动频率和振幅等参数。

关键词：马铃薯收获机参数化造型虚拟样机仿真

基于Pro/E的有序抛秧机三维参数化造型设计

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农业机械学报 2006年第5期37卷 60-62页

作者：李建平魏宝刚杨晨东赵匀浙江大学生物系统工程与食品科学学院浙江大学计算机科学与技术学院浙江平阳县农机化技术学校浙江理工大学

有序抛秧机是一种将水稻钵苗按一定行株距抛入田间的机具,传统的设计方法是利用平面二维图表示,不直观,不便于修改。应用P ro/E软件进行抛秧机三维参数化造型设计,通过改变尺寸参数可以方便地改变和修改零件的形状,直观地观察和分析整... 详细信息

有序抛秧机是一种将水稻钵苗按一定行株距抛入田间的机具,传统的设计方法是利用平面二维图表示,不直观,不便于修改。应用P ro/E软件进行抛秧机三维参数化造型设计,通过改变尺寸参数可以方便地改变和修改零件的形状,直观地观察和分析整个机具的外形、零件间的相互位置关系,从三维造型可自动生成平面二维图纸,用于生产与加工。

关键词：有序抛秧机参数化造型设计

基于 Pro/Engineer 二次开发的齿轮优化设计及参数化造型系统研究

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上海理工大学学报 2005年第6期27卷 560-564页

作者：毛培军麦云飞樊大飞蒋爱华上海理工大学机械工程学院上海200093 中兴通讯股份有限公司上海201204

研究了基于 Pro/Engineer 开发的齿轮优化设计及参数化造型系统的方法,用该方法在 Pro/ Engineer 二次开发工具 Pro/Toolkit 中调用 Visual C+ +6．0环境下编写的 C 语言程序,实现了与 Pro/Engineer 的接口开发,并利用基于惩罚函数内点... 详细信息

研究了基于 Pro/Engineer 开发的齿轮优化设计及参数化造型系统的方法,用该方法在 Pro/ Engineer 二次开发工具 Pro/Toolkit 中调用 Visual C+ +6．0环境下编写的 C 语言程序,实现了与 Pro/Engineer 的接口开发,并利用基于惩罚函数内点法的优化方法,实现齿轮的优化设计．结果表明,该系统计算结果正确,具有工程应用价值．

关键词： Pro/Engineer Pro/Toolkit 齿轮优化设计参数化造型

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简析三维服装参数化造型技术

西部皮革 2023年第21期45卷 31-33页

作者：农旭安尤文胜广东理工学院

在三维服装CAD中，人体模型的参数化是最为核心的环节，参数化人体模型的关键在于人体躯干形变的参数化。本文主要分析了三维服装参数化造型设计，提出一种用人体剖面和人体轮廓线来生成人体模型的新型参数化造型模式设计，以供参考。

关键词：三维服装参数化造型人体模型

基于遗传算法的离心泵叶轮参数化造型及优化设计

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排灌机械工程学报 2010年第5期28卷 384-388页

作者：郭涛李国君田辉孙秀玲西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

根据流面流动理论,通过坐标变换实现离心泵叶轮子午面及叶片结构的参数化造型.采用自适应策略等技术对遗传算法的遗传操作进行改进以提高算法搜索效率,并设计了多目标决策的适应值函数.采用CFD软件NUMECA对叶轮及压水室等主要过流部件... 详细信息

根据流面流动理论,通过坐标变换实现离心泵叶轮子午面及叶片结构的参数化造型.采用自适应策略等技术对遗传算法的遗传操作进行改进以提高算法搜索效率,并设计了多目标决策的适应值函数.采用CFD软件NUMECA对叶轮及压水室等主要过流部件内部流动进行三维定常计算,从而预测离心泵的水力性能.编写FORTRAN程序实现参数化、搜索算法及性能预测3部分的联合,开发出一种离心泵叶轮造型的自动优化方法.以离心泵的2个外特性参数效率和扬程作为优化目标,应用该方法对Dn1000型潜油泵及IS80-65-125型清水泵的叶轮结构进行多目标优化.优化后两泵的水力性能有了明显提高,在设计工况下扬程分别提高了0.21 m和1.70 m,效率分别提高了1.9%和2.3%.

关键词：离心泵叶轮参数化造型优化设计遗传算法

基于NURBS离心式压气机参数化造型设计及气动优化

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机械强度 2011年第1期33卷 82-85页

作者：李磊李元生敖良波王新军岳珠峰西北工业大学工程力学系西安710072

基于特征造型技术进行含扩压器离心式压气机参数化造型方法的研究。将叶轮分解为叶片和轮盘两个特征,径流式叶片型线采用非均匀有理B样条表达,直纹面实现叶身成型;扩压器叶片型线利用具有三阶导数连续的五次多项式法构造,以叶根型线草... 详细信息

基于特征造型技术进行含扩压器离心式压气机参数化造型方法的研究。将叶轮分解为叶片和轮盘两个特征,径流式叶片型线采用非均匀有理B样条表达,直纹面实现叶身成型;扩压器叶片型线利用具有三阶导数连续的五次多项式法构造,以叶根型线草图拉伸生成扩压器叶片实体模型。在CAD(computer aided design)软件二次开发基础上实现离心式压气机模型自动创建,以径流式叶片控制点周向转角和扩压器安装角为设计变量,利用全局和局部优化算法组合寻优,实现离心式压气机气动优化,改善压气机气动性能。结果显示优化后径流式的叶型呈现明显的倾斜特征。

关键词：离心式压气机扩压器参数化造型非均匀有理B样条气动优化

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基于Pro/E的播种机零部件参数化造型

农业机械学报 2002年第4期33卷 66-68页

作者：杨福增傅向华杨芳薛惠岚李新广王鹏飞西北农林科技大学机电学院西北农林科技大学机电学院硕士生河南许昌机电工程学校陕西延安农业机械研究所

针对旱作节水播种机设计中存在的设计手段落后、设计效率低下等问题 ,应用基于特征的参数化造型软件 Pro/ E对旱作节水播种机的零部件进行参数化造型 ,在对该类播种机开沟器、排种器、地轮等零部件的造型设计中探讨了技术要点。

关键词： Pro/E 播种机零部件参数化造型设计