離心泵葉輪流場數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計

《離心泵葉輪流場數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、離心泵葉輪流場數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計張濤1，林瑞全1，馬巧麗1，2(1.福州大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，福州350108；2.福安電機工程研究院,福安355000)摘要：應(yīng)用正交實驗設(shè)計，針對影響復(fù)合葉輪離心泵性能的分流葉片直徑比、周向偏置度、葉片包角、出水邊厚度4個主要因素，制定一個4因素3水平的正交試驗方案，研究各個因素水平對離心泵性能的影響.對葉輪進行數(shù)值模擬，通過對試驗結(jié)果進行綜合平衡分析和比較，得出了最優(yōu)的參數(shù)組合．其最優(yōu)參數(shù)組合不在原有設(shè)計方案中，根據(jù)分析結(jié)果對葉輪進行再設(shè)計，從而實現(xiàn)對葉輪的優(yōu)化設(shè)計.關(guān)鍵詞：復(fù)合式葉輪

2、正交試驗優(yōu)化設(shè)計中圖分類號：TP391.99FlowFieldNumericalSimulationandOptimalDesignofCentrifugalPumpImpeller11,21ZHANGTao,LINRui-quan,MAQiao-li(1.ElectricalEngineeringandAutomationInstituteofFuzhouUniversity,FuzhouFujian350108,China;2.FuanElectricMachineEngineeringResearchInstitute,

3、Fuan355000,China)Abstract：Usingtheorthogonalexperimentaldesign,aimatsplitbladediameterratio，circumferentialoffsetting，wrappingangleofbladeandthicknessofbladeoutletedge,allofwhichaffectstheperformanceofcentrifugalpump.Orthogonalschemeoffourfactorsandthreelevelswasdes

4、igned,andtheinfluenceofgeometricalparametersonthecharacteristicswasstudied.Numericalsimulationontheimpeller,throughtestingtobalancecomprehensiveanalysisandcomparison,theoptimalcombinationofparametersobtained.Theoptimalparametercombinationisnotintheoriginaldesign,acc

5、ordingtoresultsoftheanalysisre-designtheimpeller,soastoachievetheimpelleroptimizationdesign.Keywords:compleximpeller;orthogonalexperiment;optimaldesign引言離心泵是和我們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)關(guān)系緊密的一種水力機械.水泵的水力性能主要取決于葉輪.因此，進行葉輪內(nèi)部的流場分析和研究對于提高離心泵的效率，改善離心泵性能具有特別重要的意義.目前超低比轉(zhuǎn)速離心泵還沒有成熟的設(shè)計方法，行業(yè)上通常采

6、用加大流量設(shè)計、面積比[1]原理、無過載設(shè)計等設(shè)計方法.隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，葉輪機械的流動設(shè)計方法正從傳統(tǒng)的一元流動設(shè)計方法發(fā)展成為二元或三元的設(shè)計方法.過去由實驗手段獲得的流體機[2]械性能參數(shù)與結(jié)果，現(xiàn)在可借助CFD的數(shù)值模擬手段來獲得.數(shù)值模擬雖然尚不能完全替代試驗，但可以很大程度上減少模型試驗的次數(shù)和規(guī)模，為獲得良好性能的水力模型提供一條省時省力的有利途徑.對葉輪進行設(shè)計正交試驗，應(yīng)用CFD技術(shù)進行性能預(yù)測，分析不同結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對葉輪性能的影響，并根據(jù)流場分析結(jié)果，探尋其中的主次影響因素，設(shè)計性能優(yōu)良的葉輪模型.

7、1泵基本參數(shù)與正交設(shè)計3設(shè)計工況點參數(shù)：流量Q=12.5m/h,H=32m,n=2900r/min,ns=48.7，η規(guī)定=53.5%.根據(jù)文獻[3,4],設(shè)計原始葉輪相關(guān)參數(shù)為：直徑20mm，出口寬度8mm,葉片數(shù)5片.[5][6]本文采用已經(jīng)被大多數(shù)研究者證明了的長短葉片復(fù)合式葉輪.選取因素A分流葉片直徑比、因素B周向偏置度、因素C葉片包角、因素D出水邊厚度等參數(shù)作為此次試驗的考察因素.為減少模擬次數(shù)，并在眾多的因素中分清主次，以便通過對試驗結(jié)果的計算、分析，找4出為達到優(yōu)化方案.制定L9（3）的正交試驗方案，因素水平表見

8、表1，模擬方案見表2.表1正交試驗因素水平表Tab.1Factorleveloforthogonalexperiment因素水平ABCD10.550.585°2mm20.60.5590°3mm30.650.695°4mm表2試驗方案Tab.2Experimentalschem