Диссертация (1024729), страница 11
Текст из файла (страница 11)
В данной работе,исходя из времени расчета течения в проточной части, было решено делатьвыборку по 20 точкам в пространстве варьируемых параметров.2.Вычисляется параметрm1ln i,ln 2где i – принимает значения от 0 до N-1;3.Для значений j0…M1, где M – число варьируемыхпараметров, рассчитывается значение точки:950.5 ∑q,где r2∙i∙2∙2∙r∙2,2– значение из соответствующей матрицы.При заданных пределах изменения параметров оптимизации алгоритмгенерирует набор пробных точек.
Таблица пробных точек выглядитследующим образом (Таблица 12).Таблица 12.20 первых пробных точек при оптимизации проточной части отводящегоустройства насоса НМ3600-230 по шести параметрам№ точки01234567891011121314151617181920b, мм140150130155135125145132.5152.5142.5122.5147.5127.5137.5157.5128.75148.75158.75138.75153.75133.75R, мм287.137267.956306.319258.366296.728277.547315.909253.57291.933272.752311.114263.161301.523282.342320.705251.173289.535270.354308.716260.763299.126kДИФ1.651.2252.0751.8631.0122.2881.4381.1191.9691.5442.3941.7560.9062.1811.3311.5972.4471.1722.0222.2341.384kРАСШ1.61.81.41.31.71.91.51.251.651.851.451.351.751.951.551.4251.8251.6251.2251.5251.925φ, град22.518.7526.2528.12520.62524.37516.87525.31317.81329.06321.56319.68827.18815.93823.43821.09428.59417.34424.84422.96915.469А, мм65706067.557.562.572.573.7563.7558.7568.7561.2571.2566.2556.2565.62555.62560.62570.62558.12568.125Применение ЛП-тау метода позволяет легко вводить ограничениявместе с критериями оптимизации.
Проточные части, не удовлетворяющиеналоженному ограничению, выбрасываются из рассмотрения. Например, при96расчете проточной части насосов часто накладывается ограничение на формунапорной характеристики: она не должна иметь положительную производнуюпо расходу вблизи нуля подачи, так как это может привести к неустойчивойработе насосов включенных параллельно.При оптимизации насоса типа Д (630м3/ч, 125 м) кроме критерия КПДиспользовалось такое ограничение, характеристикапроточной части,рассчитанной по классическим методикам и полученная в результатеоптимизации, показаны на Рисунке 3.14.Рисунок 3.14. Западающая характеристика насоса, рассчитанногоклассическими методами (слева), и оптимизированная (справа)Полученный методом ЛП-тау поиска набор параметров проточной частипри необходимости можно выбрать как начальное приближение дляиспользованиянаправленногозначительнойчисленнойметодапогрешностипоиска.приВсвязисиспользованииналичиемметодоввычислительной гидродинамики, в качестве направленных методов лучшеиспользовать методы, не требующие численного вычисления производных откритериев по параметрам.Ниже приведены примеры оптимизации по КПД отводящего устройстваканальноготипанасосанизкойбыстроходностидвумяметодами:градиентного спуска и методом деформируемого многогранника.
В обоихслучаях в качестве начального приближения взята проточная часть,полученная ЛП-тау методом (Рисунок 3.15, 3.16).97Применение метода деформируемого многогранника позволило достичьлучшего результата по сравнению с методом градиентного спуска.Рисунок 3.15. Итерационный процесс оптимизации направленным методомградиентного спуска отводящего устройства насосаРисунок 3.16. Итерационный процесс оптимизации направленным методомдеформируемого многогранника отводящего устройства насосаПредлагаемый метод расчета также предполагает экспериментальнуюпроверку спрофилированного насоса путем испытания макета проточнойчасти. Подробное описание приведено в следующей главе.98ГЛАВА 4.
ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГОМЕТОДА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЕГОРЕЗУЛЬТАТОВ4.1.Описание экспериментального стендаОсновнойспрофилированныхобъемпоиспытанийпроточныхпредлагаемомуметоду,частейнасосов,проводилисьнагидравлическом стенде кафедры Э10 МГТУ им. Н.Э. Баумана. Все испытанияпроходили в соответствии с ГОСТ 6134-2007 «Насосы динамические. Методыиспытаний».Вместе с нормальными испытаниями проводились также и балансовыеиспытания,позволяющиевыделитьсоставляющиеКПДпоследующего сравнения с результатами моделирования.Схема стенда приведена на Рисунке 4.1.Рисунок 4.1. Схема экспериментального стенданасосадля99Величина давления (вакуума) на входе в насос определяется помановакуумметру МВ (при необходимости возможно использование датчикадавления ДД1).Величина давления на выходе из насоса определяется по манометру М(при необходимости возможно использование датчика давления ДД2).Величина подачи насоса определяется по показаниям расходомера РМ.Частота вращения вала насоса определяется по показаниям счетчикаоборотов ДО.Величина момента на валу насоса определяется по показанияммоментомерной муфты.Величина утечек через щелевые уплотнения определяется весовымспособом, через торцовые уплотнения – объемным способом.Время замера утечки определяется с помощью секундомера.4.2.Методика обработки результатов испытанийМетодикаобработкирезультатовизмеренийпроизводитсявсоответствие с ГОСТ 6134-2007, п.
13.2.Определениепогрешностейрезультатовиспытанийпроводитсясогласно требованиям п.6.2 ГОСТ 6134-2007.Оценкарезультатов испытаний выполняетсятребованиями п.13.5 ГОСТ 6134-2007.Оценка погрешностей сведена в Таблицу 13.в соответствиес100Таблица 13.Оценка погрешностей измеренияГОСТ 6134-2007, дляНаименованиеиспытаний по 1показателяклассу, табл. 6.1Подача±1,5%±0,25%Частота вращения±0,35%±0,2%Крутящий момент±0,9%±0,2%Напор насоса±1,0%±1,04%±1,0%±0,28%Не определена±0,5%±2,9%±1,11%ПотребляемаямощностьТемпературажидкостиКПД4.3.Показатели стендаМакетирование проточных частей насосовПрименение современных аддитивных технологий позволяет в короткиесроки изготавливать макеты проточных частей спроектированных насосов ипроводить испытания для подтверждения их расчетных характеристик.Проведение таких испытаний позволяет оценить качество профилированиябез изготовления дорогостоящего опытного образца.Для проведения испытаний макетов насосов необходимо разработатьконструкцию макета (проливочной модели).Она должна удовлетворять следующим требованиям:1.Проточнаячастьмоделидолжнавыполнятьсявточномсоответствии с геометрией 3D модели проточной части, разработанной длясоответствующего насоса;1012.Относительная шероховатость поверхности проточной частимодели должна соответствовать относительной шероховатости поверхностинатурного насоса;3.Конструкция модели должна обеспечивать простоту сборки иразборки модельного насоса в процессе проведения испытаний;4.Конструкция должна быть достаточно легкой для ее установки настенд без помощи подъемного оборудования, силами персонала лаборатории.Для выполнения этих требований, а также для сокращения времениизготовления моделей и снижения веса конструкции, необходимо отказатьсяот металлических литых деталей проточной части, использовать оболочечныеформы модели, выполненные на 3D-принтере, с внешним их усилением длявосприятия сил от давления жидкости.
При этом рабочее колесо выполняетсяаналогичным методом, но в виде полнообъемной модели. Вал модельногонасоса – стальной, изготовлен обычными методами металлообработки.Такая конструкция позволяет изготавливать модели корпуса и рабочегоколеса насоса непосредственно по 3D моделям проточной части, полученнымпри помощи программ твёрдотельного моделирования, не тратя время наизготовление литейной оснастки и последующую обработку полученныхотливок, а также получать относительно легкие конструкции моделей,удобные при сборке.Недостатком данной технологии является то, что на такой моделиневозможносниматьвиброакустическиехарактеристикинасоса,т.к.жесткость корпуса модели не соответствует таковой у натурного насоса.На Рисунке 4.2 представлен сборочный чертёж макета насосаКВС 400/80, а на Рисунке 4.3 – поперечный разрез макета в увеличенноммасштабе.
При этом сборочный чертеж показан с дополнительнымбетонированием внешней оболочки макета, которое в действительности невсегданеобходимо.Передизготовлениеммакетаможнопровести102дополнительные гидравлические испытания, которые позволят определитьдостаточна ли прочность внешней оболочки, усиленной стеклотканью.Рисунок 4.2.
Сборочный чертеж макета насосаРисунок 4.3. Поперечный разрез макета насосаКак видно из рисунков, корпусные элементы проточной части макетасформированы в виде двух тонкостенных оболочек, изготовленных натрехмерном принтере, состыкованных по фланцу, расположенному вплоскости, проходящей перпендикулярно валу насоса по оси симметриивыходного патрубка насоса.Каждая из двух деталей корпуса объединяет в себе половинуспирального отвода. Разделительное ребро в отводе выполнено заодно с103передней частью корпуса и при монтаже плотно входит в паз напротивоположной правой части корпуса.Для восприятия гидравлических сил, возникающих в проточной частинасоса, обе тонкостенные оболочки крепятся друг к другу с помощью шпилек,аснаружидополнительноподкрепляютсяпоследовательнослоямиэпоксидной смолы и слоями стеклоткани.Рабочее колесо устанавливается на валу при помощи шпоночногосоединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
