关键词：油污清除;;AQWA;;FLUENT;;优化
摘 要：除油污水力机械是南水北调中线优质水保障技术的重要组成部分,是保障受水区人民安全用水的一道重要防线,其在清除渠道中漂浮的油污时,具有快速直接、无二次污染、能耗低等优点。同时,还可作为渠道横断面多点水质采样、检测的作业平台,充当浮船,运送抢险物资等,实现一机多用的功能。为提高本设备清除油污的整体效率,本文主要在以下方面做了相关的研究:首先,针对油污的物理特性和安装位置的具体情况,进行了总体方案设计和关键技术难点处的具体方案设计。其次,利用Creo3.0对油污拦截导流装置的主部件浮体进行了参数化的三维建模和人机拟合程度的检验。并对浮体所受外载荷(风、波浪、水流)进行了简化计算。在此基础上,借助有限元分析软件ANSYS对浮体进行了外载荷作用下的静力学分析和机械性能校核。之后,利用AQWA对浮体进行了水动力性能的分析,进而确定了多目标优化的设计参数和目标参数。在浮体主设计参数范围内,使用均匀试验设计的DOE方法和AQWA对设计参数进行了离散化,以及具有代表性的样本的提取和完善。在采用ANN算法构建起响应面的基础上,用MOGA算法进行了全局寻优,获得了Pareto前沿。并对比了获得的候选点的最优解和最优主设计参数下的仿真解,两者存在一定的偏差,工程应用中,应对寻优结果进行再次数值仿真验证,以确定所选候选点是否合适。另外,对比了优化前后的数值仿真结果,验证了优化后的浮体具有更好的水动力性能。最后,基于Creo3.0对油污抽离装置的主部件(仿生流道)进行了参数化3D虚拟建模,利用均匀设计试验法、VOF法和多相流理论在仿生流道的各结构参数范围内提取了13组样本点,结合GA&ANN优化算法得到了最优油污转移效率的仿生流道结构参数。并在仿生流道内部油气水三相流流动的三维CFD数值模拟基础上,分析了影响仿生流道浮油转移效率的因素。
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