高效離心泵優(yōu)化設計及其試驗研究.pdf

1、離心泵一般由吸入室、葉輪、壓水室等過流部件組成，工作液體通過吸入室進入葉輪，而后離開葉輪進入壓水室，最后經(jīng)擴散段出口排出，泵的揚程主要由液體經(jīng)過葉輪的高速旋轉的離心力做功產(chǎn)生的。離心泵的運用非常廣泛，我國的離心泵運行效率和國外的平均水平相比低5％～8％，節(jié)能潛力巨大，因此提高離心泵的性能和效率，對全國的節(jié)能降耗以及建立節(jié)能型社會具有深遠的意義。
　　本文簡述了離心泵的發(fā)展歷程以及國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對離心泵的主要設計方法、數(shù)值

2、模擬方法和優(yōu)化方法進行了分析和研究?，F(xiàn)代離心泵的設計，不僅要考慮到提高效率以及減小損失，還需要考慮到設計制造的成本和周期等各方面因素，因此需要借助于計算機輔助設計和計算機輔助制造等手段，從計算流體力學和流動控制方程等方面去分析離心泵的水力學特性，才能更好的研制出性能優(yōu)秀的高效率離心泵。
　　根據(jù)離心泵的特點對葉輪和壓水室進行水力設計，然后運用三維建模軟件對離心泵的流道進行三維實體建模，再采用網(wǎng)格生成軟件對離心泵的流道進行網(wǎng)格劃分，

3、最后使用數(shù)值模擬計算軟件設置邊界條件對離心泵全流道進行數(shù)值模擬。根據(jù)數(shù)值模擬計算結果對各工況下葉輪和壓水室內部流場的壓力和速度分布規(guī)律以及外特性曲線進行分析，結果表明對于離心泵而言，葉輪是決定整泵水力性能優(yōu)劣的關鍵性部件，因此需要針對葉輪進行優(yōu)化研究。
　　利用正交試驗設計法，建立起4因素3水平的正交試驗表，對9種設計試驗方案分別進行數(shù)值模擬計算，從計算結果繪制出的正交分析表中可知:影響葉輪水力性能的主次因素從大到小順序依次為葉片

4、數(shù)、包角、葉片進口沖角以及葉片出口角。本文針對最優(yōu)葉輪水力模型對其進行建模和數(shù)值計算，分析其在不同工況下葉輪和葉片流道內的壓力和速度分布規(guī)律。
　　在通過正交試驗法得出的影響葉輪水力效率的因素中，選取對其影響較大的兩個因素進行深入研究，在保持其他參數(shù)不變的前提下，分別改變葉片數(shù)和包角重新繪制模型并進行數(shù)值計算，通過計算得到的性能曲線和內部流場分布規(guī)律進一步分析兩者對離心泵性能的影響，同時驗證正交試驗的準確性和可行性。
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