CN120296904A 一种高压高效泥泵仿真计算模型的构建与应用方法 （中港疏浚有限公司）

一种高压高效泥泵仿真计算模型的构建与开了一种高压高效泥泵仿真计算模型的构建与2基于泥泵的动态流固耦合参数、土质多相流变参数及管路瞬态阻在所述仿真计算模型中纳入泥泵转速一功率动态匹配、泥浆根据所述仿真计算模型开发高压泥泵多物理场耦合分析系统，所通过所述系统的参数配置模块输入泥泵实测瞬态性能数据、自定义土质基于所述系统的动态仿真模块执行流固双向耦合计算，获取泥所述动态流固耦合参数还包括叶轮间隙泄漏涡强度系数与泥浆非牛顿流所述高压泥泵多物理场耦合分析系统的参数配建立泥泵瞬态性能数据库、土质流变特性数据库及管路拓扑数据根据泥泵型号从所述数据库中匹配对应的叶轮几何参数集，所述几基于所述几何参数集生成泥泵流道三维网格模型，并加载至将流场求解器输出的脉动压力场映射至结构振动求解器的叶轮通过结构振动求解器计算叶轮动态应力分布及模态参与因子，并将迭代计算直至压力脉动幅值与结构振动加速度的残差收敛至根据动态仿真结果提取叶轮关键位置的等效应力峰值及泥浆气蚀起基于所述安全边界曲面生成允许工况配置集合及对应的风设置泥浆多相流变模型选择器，所述选择器包含宾汉流体模型、幂3根据土质级配参数自动匹配对应的流变模型，并加载至所述动态仿真在所述参数可视化界面中同步显示流场速度云图、压力等值基于所述仿真计算模型自动生成不同配置组合下的动态性能对比建立叶轮材料SN曲线与泥浆气蚀损伤累积模型的双变量失效判通过雨流计数法提取动态应力谱与压力脉动谱的联合损伤贡10.根据权利要求1所述的高压高效泥泵仿真计算模型的构建与应用方法，其特征在采用多目标优化算法筛选满足约束条件的帕累托最优解集，并按45态性能数据库存储不同转速下的压力脉动时域信号及频域能将流场求解器输出的脉动压力场映射至结构振动求解器的叶轮迭代计算直至压力脉动幅值与结构振动加速度的残差收敛至根据动态仿真结果提取叶轮关键位置的等效应力峰值及泥浆气蚀起基于所述安全边界曲面生成允许工况配置集合及对应的风6建立叶轮材料SN曲线与泥浆气蚀损伤累积模型的双变量失效判通过雨流计数法提取动态应力谱与压力脉动谱的联合损伤贡同土质和管路条件下的性能预测提供了更可靠的仿真结果真实反映泥泵运行中的物理耦合过程。这种精细化计算能够获取动态流速分布、并生成允许工况配置集合及风险等级标签。这一功能为泥泵运行提供了系统性的安全指7泥浆浓度、管路拓扑等参数的灵活调节，并自动生成不同配置组合下的动态性能对比快速输出优化配置方案，结合多目标优化算法筛选帕累托最优解集，为工程人员提供兼顾[0023]图1为本发明所述的高压高效泥泵仿真计算模型的构建与应用方法的工作原理[0025]请参阅图1图5，本发明涉及的一种高压高效泥泵仿真计算模型的构建与应用方89[0035]当需要进行仿真计算时，根据泥泵型号从数据库中匹配相（固相颗粒）组成的混合物，采用欧拉一欧拉多相流模型或欧拉一拉格朗日离散相模型[0044]需将流场求解器输出的脉动压力场映射至结构振动求解器的叶轮表面网格节Mi+ci+ku=F(t)以更新计算域。叶轮变形会导致流道几何形状发生改变，例如叶片弯曲变形会使流道截面积变化，进而影响泥浆的流动特性。流场求解器接收变形位移数据后，通过网格变形技术采用弹簧光顺法时，将流场网格视为由弹簧连接的质点系统网格的叶轮表面边界与结构网格的叶轮外表面节点一一对应或通过映射算法可精算得到叶轮叶片根部的最大等效应力为20因子为0.78，表明一阶模态是叶轮振动的主要贡献者。将叶轮变形位移（最大位移量为0.1mm）反馈至流场求解器后，流道出口处的流速分布发生改变，最大流速从15m/s增至寿命并制定维护计划。[0057]从动态仿真结果中提取叶轮关键位置的等效应力峰值及泥浆气蚀起始临界压叶轮等效应力达到材料许用应力的90%或气蚀起始临界压力低于汽化压力，记录此时的功[0066]基于三维安全边界曲面，系统自动生成允许工况配置集合及对应的风险等级标t=ky"yy结构应力分布。流场速度云图通过在流道截面上绘制速度矢量或填充色阶表示流速分布，logN=a+blogo为：在产量能耗比与设备损耗率两个目标函数中，不存在其他解同时优于该解的所有目是雨流计数法和多目标优化算法涉及大量数据处理和迭代计算。系统通过分布式计算框架数据交互延迟影响系统响应速度。