離心泵參數(shù)化設(shè)計與內(nèi)部流場仿真研究.pdf

1、離心泵在消防、船舶和灌溉等行業(yè)內(nèi)應(yīng)用廣泛，但同規(guī)格的國產(chǎn)泵與進(jìn)口泵相比，存在揚程低、能量損失大和穩(wěn)定性低等不足。我國對高性能離心泵的需求較大，但相關(guān)產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，價格昂貴且技術(shù)方面受到制約，使我國離心泵產(chǎn)業(yè)受到嚴(yán)重沖擊。以單級單吸懸臂式離心泵為研究對象，以提高離心泵性能、縮短開發(fā)周期和減少制造成本為目標(biāo)，在離心泵參數(shù)化設(shè)計、數(shù)值模擬和結(jié)構(gòu)優(yōu)化三個方面進(jìn)行了如下研究工作。
　　基于離心泵的速度系數(shù)設(shè)計方法，應(yīng)用MATLAB軟件對

2、葉輪、壓水室和吸水室進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計，并使其界面化，實現(xiàn)人機交互?；谒_發(fā)的程序，通過輸入原始設(shè)計參數(shù)即可確定泵的主要幾何參數(shù)和葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值范圍，保存各個過流部件的數(shù)據(jù)點，通過Pro/E導(dǎo)入數(shù)據(jù)點，建立各過流部件的三維模型。
　　應(yīng)用ICEM CFD軟件對幾何模型進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，利用CFX軟件對離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同流量下的壓力云圖和速度矢量圖，確定離心泵內(nèi)部流場壓力和速度矢量的分布規(guī)律。對不同葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的離

3、心泵進(jìn)行了數(shù)值模擬，根據(jù)仿真結(jié)果繪制離心泵外特性曲線，確定葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)對揚程、軸功率和效率的影響規(guī)律，為離心泵的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　基于MATLAB軟件，采用遺傳算法，以離心泵揚程最大和能量損失最小為目標(biāo)函數(shù)，以所確定的葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)變化范圍為約束條件，編寫M文件，對葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉片進(jìn)口直徑、葉片出口安放角和葉片數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確定葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)組合。對比優(yōu)化前后的仿真結(jié)果，在流量為80L/s時，離心泵揚程增