90°弯管的三段弯曲式管形优化设计

90°弯管的三段弯曲式管形优化设计

论文摘要

90°弯曲导管是航空管路系统的常见形式,但是传统一段弯曲方式,在高压高速流体流经时,会产生较大的涡流区,易引发流体噪音和管道结构振动。本文以肘形导管为例,研究了三段弯曲式管形优化设计。首先,根据涡流区和二次流的产生位置,提出三段弯曲方式的两种肘形导管设计方案。然后,以减小弯曲段和出口段涡流平均值为目标,采用线性近似约束优化算法(COBYLA),对三段弯曲肘形导管对应的4个管形参数进行尺寸优化。优化结果表明,三段弯曲方式涡流减少6.29%,截面二次流最大速率降低51.97%,流经弯曲段的压力损失降低12.64%。最后,讨论了管径、压力、流速等因素对优化结果的影响,给出最优管形参数的取值范围。该设计为航空管路的弯管设计和消脉减振提供了技术手段。

论文目录

  • 1 一段弯曲式90°弯管的流场特性
  •   1.1 可压缩紊流k-ω模型
  •   1.2 传统一段弯曲肘形导管的涡流区和二次流
  • 2 三段弯曲的90°弯管设计
  • 3 三段弯曲的肘形导管优化
  •   3.1 目标函数
  •   3.2 优化变量和约束函数
  •   3.3 优化算法
  •   3.4 优化步骤
  • 4 优化结果及分析
  •   4.1 最优管形结果
  •   4.2 涡流平均值
  •   4.3 二次流速度
  •   4.4 压力损失
  •   4.5 非稳态工况对优化结果的影响
  • 5 不同工况下对管形参数的影响
  •   5.1 流速对最优管形尺寸的影响
  •   5.2 管径对最优管形尺寸的影响
  •   5.3 压力等级对最优管形尺寸的影响
  • 6 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 刘伟,张展

    关键词: 肘形导管,三段弯曲,涡流,二次流,压力损失

    来源: 机械科学与技术 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 西北工业大学力学与土木建筑学院

    基金: 国家自然科学基金项目(51875460),航空动力基金项目(6141B090320)资助

    分类号: V245

    DOI: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180109

    页码: 142-151

    总页数: 10

    文件大小: 2249K

    下载量: 153

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