高效離心泵優(yōu)化設(shè)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(jìn)入葉輪，而后離開葉輪進(jìn)入壓水室，最后經(jīng)擴(kuò)散段出口排出，泵的揚(yáng)程主要由液體經(jīng)過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)的離心力做功產(chǎn)生的。離心泵的運(yùn)用非常廣泛，我國的離心泵運(yùn)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(yuǎn)的意義。
　　本文簡述了離心泵的發(fā)展歷程以及國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對離心泵的主要設(shè)計方法、數(shù)值

2、模擬方法和優(yōu)化方法進(jìn)行了分析和研究?，F(xiàn)代離心泵的設(shè)計，不僅要考慮到提高效率以及減小損失，還需要考慮到設(shè)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(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造等手段，從計算流體力學(xué)和流動控制方程等方面去分析離心泵的水力學(xué)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(jìn)行水力設(shè)計，然后運(yùn)用三維建模軟件對離心泵的流道進(jìn)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(jìn)行網(wǎng)格劃分，

3、最后使用數(shù)值模擬計算軟件設(shè)置邊界條件對離心泵全流道進(jìn)行數(shù)值模擬。根據(jù)數(shù)值模擬計算結(jié)果對各工況下葉輪和壓水室內(nèi)部流場的壓力和速度分布規(guī)律以及外特性曲線進(jìn)行分析，結(jié)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(guān)鍵性部件，因此需要針對葉輪進(jìn)行優(yōu)化研究。
　　利用正交試驗設(shè)計法，建立起4因素3水平的正交試驗表，對9種設(shè)計試驗方案分別進(jìn)行數(shù)值模擬計算，從計算結(jié)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(jìn)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(jìn)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(nèi)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(jìn)行深入研究，在保持其他參數(shù)不變的前提下，分別改變?nèi)~片數(shù)和包角重新繪制模型并進(jìn)行數(shù)值計算，通過計算得到的性能曲線和內(nèi)部流場分布規(guī)律進(jìn)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(zhǔn)確性和可行性。
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