多級離心泵安全性能分析及優(yōu)化設計.pdf

1、離心泵是一種依靠葉輪旋轉產(chǎn)生的離心力來傳輸液體的流體機械，廣泛運用于城市排污、農(nóng)田灌溉、石油運輸、海洋船舶及化工等領域。多級離心泵是指串聯(lián)兩個及以上的單級離心泵來實現(xiàn)揚程疊加，滿足實際工程中高揚程的需求。隨著工業(yè)化的進展，各行各業(yè)對多級離心泵的要求，除了要滿足高效率、高揚程之外，對其安全性和可靠性也提出了更多更高的標準。多級離心泵由于結構復雜加之內(nèi)部流體的非定常流動，泵運轉往往受力情況復雜且伴隨著振動，這嚴重影響了多級離心泵的使用安全和

2、壽命。針對多級離心泵的安全性和可靠性問題，本文利用有限元仿真方法對其主要部件進行強度分析、振動特性分析和疲勞分析，從而保證多級離心泵的安全性能;并通過研究多級離心泵的壓力脈動特點，利用SVR代理模型結合遺傳算法來對其結構進行優(yōu)化以減小振動。
　　本文的研究內(nèi)容主要有以下幾點:
　　(1)多級離心泵的安全性能分析涉及到計算固體力學和計算流體力學，本文分析了國內(nèi)外相關研究狀況，結合所做課題的實際情況，對多級離心泵過流部件采用基于

3、流固耦合的有限元方法進行分析;其余部件針對不同安全性能要求，結合結構靜力學方法、結構動力學方法和有限元分析方法對其進行安全性能仿真分析。
　　(2)參照離心泵技術標準和設計手冊，設計了一款符合技術要求的多級離心泵并建立三維模型;針對多級離心泵主要部件的結構特點，建立了各自的有限元分析模型;考慮了影響部件安全性能的一些重要因素，分別進行了結構強度、振動特性和疲勞壽命的分析，保證了多級離心泵在設計階段的安全性和可靠性。
　　(3

4、)針對多級離心泵核心部件葉輪的復雜應力分布情況，設計了5種不同葉片頭部長度的方案和5種不同流量工況的方案，分析對比不同方案對葉片應力分布的影響。當葉片頭部長度占總長9％時候，葉片應力分布情況相對較好;而偏離設計流量工況，葉片受力情況都很差。
　　(4)對離心泵內(nèi)部流體壓力脈動進行了研究，選取了影響離心泵壓力脈動的三個關鍵設計變量:隔舌角度，喉部面積及葉輪外徑建立樣本，運用拉丁超立方取樣方法取樣計算，采用支持向量回歸機對計算結果進行