基于CFD技術(shù)及正交法的礦用潛水泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、煤炭是我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和人民日常生活所需的重要資源，煤炭工業(yè)是我國的基礎(chǔ)工業(yè)。我國煤礦90％以上都是井下開采，其開采過程中會(huì)受到水害嚴(yán)重威脅。礦用潛水電泵在煤礦生產(chǎn)中，因具有造價(jià)低、安裝使用方便、運(yùn)行噪音低等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。
　　目前，礦用潛水泵大多都是按照清水泵的方法來設(shè)計(jì)制造的，但在實(shí)際排水過程中，其輸送的介質(zhì)一般為含有固體顆粒的兩相流體。用清水泵來輸送帶有固體顆粒的介質(zhì)，會(huì)出現(xiàn)工作效率低，過流部件磨損嚴(yán)重，壽命短等

2、問題。葉輪是泵內(nèi)磨損最嚴(yán)重的零件，特別是葉片工作面的磨損情況，會(huì)嚴(yán)重影響到泵的性能。礦用潛水泵還存在大流量運(yùn)行時(shí)極易發(fā)生過載而燒毀電機(jī)的問題，使水泵的可靠性降低。如果加大功率備用系數(shù)，采用過大的配套電機(jī)，就會(huì)造成投資成本增加、電機(jī)體積重量增大、能源浪費(fèi)嚴(yán)重等情況。
　　針對礦用潛水泵目前所存在的問題，本文先利用FLUENT軟件對某型潛水泵進(jìn)行數(shù)值模擬，預(yù)測泵的性能。然后按照固-液兩相流理論、無過載原理設(shè)計(jì)計(jì)算出葉輪水力參數(shù)。但是葉

3、片出口安放角β2、葉片包角θ、葉片入口角β1、葉輪進(jìn)口直徑D1、葉片數(shù)Z的數(shù)值是區(qū)間變量，本文運(yùn)用正交法來分析上述參數(shù)對潛水泵性能的影響，找到上述參數(shù)的最佳組合，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。將正交分析所得到的最優(yōu)方案制成葉輪并裝入潛水泵內(nèi)進(jìn)行性能試驗(yàn)，該葉輪優(yōu)化模型使?jié)撍妙~定點(diǎn)效率達(dá)到46.53%（高于國家規(guī)定的效率值41.57%），同時(shí)電機(jī)輸入功率最大值為6.05kW，小于電動(dòng)機(jī)輸入功率限值6.32kW，實(shí)現(xiàn)了泵的無過載特性。最后，利用A