基于實驗設(shè)計的離心泵葉輪多工況設(shè)計研究.pdf

1、本課題研究來源于國家高新技術(shù)研究發(fā)展（863計劃）項目“精確噴灌技術(shù)與產(chǎn)品”項目編號(2011AA100506)。
　　 泵廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活的各個領(lǐng)域，離心泵是各類泵中適用范圍最廣和產(chǎn)量最大的泵。目前傳統(tǒng)的離心泵設(shè)計方法是單點設(shè)計，不能同時設(shè)計葉輪在多個工況點的性能。本課題研究的葉輪多工況設(shè)計方法，是根據(jù)泵在多個工況點的性能要求設(shè)計葉輪，在滿足運行工況點的性能下，保持較高運行效率。對于節(jié)能減排和行業(yè)發(fā)展具有十分

2、重要的意義。本課題的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.首次提出一種基于實驗設(shè)計的離心泵葉輪多工況設(shè)計方法，即以多工況點性能為響應(yīng)變量、葉輪水力參數(shù)為自變量因子，采用方差分析、回歸分析等獲得離心泵性能和葉輪水力參數(shù)之間的回歸模型，通過聯(lián)立求解回歸模型，得到葉輪在滿足多個響應(yīng)約束取值下的水力參數(shù)值。再按照新的參數(shù)值繪制葉輪水力模型，生產(chǎn)制造和實驗測試新葉輪，驗證其性能。
　　 2.采用多工況設(shè)計方法，設(shè)計一種寬高效區(qū)的離心泵葉輪

3、。通過分析，選取三個重要葉輪水力參數(shù)，即葉片包角、葉片出口安放角、葉片出口寬度，為自變量因子，以拓寬離心泵高效區(qū)為設(shè)計目的，控制葉輪在多個工況點的效率，進行實驗設(shè)計，得到十組用于實驗的葉輪水力參數(shù)組合。采用CFD數(shù)值模擬獲得離心泵性能數(shù)據(jù)。通過方差分析實驗數(shù)據(jù)，得到葉輪水力參數(shù)對泵全流場范圍內(nèi)運行性能的影響規(guī)律，以及泵在非設(shè)計工況點運行時其內(nèi)部流動特性。以1.0Q工況點的效率為中心，設(shè)計葉輪在0.5Q，1.3Q工況點的效率值，以0.8Q

4、工況點效率盡量高為約束參數(shù)，通過聯(lián)立求解響應(yīng)變量，得到流量效率曲線對稱、高效區(qū)寬的葉輪水力參數(shù)值。實驗結(jié)果表明，新葉輪在0.5Q和1.3Q工況點的效率分別為57.1％和58.2％，在1.0Q工況點效率高于原葉輪，整體平均效率提高，達到設(shè)計目的。
　　 3.采用多工況設(shè)計方法，設(shè)計一種流量揚程陡峭的噴滴灌兩用自吸泵葉輪。噴滴灌兩用自吸泵需要分別在噴灌和滴灌兩套系統(tǒng)下運行，要求其流量揚程曲線盡可能陡峭，同時泵在設(shè)計點的揚程及效率需滿